实验室在大洋东边界流与气候变化研究领域取得新进展
近日，由中国海洋大学深海多圈层与地球系统前沿科学中心/物理海洋教育部重点实验室吴立新院士领衔、国家自然科学基金优秀青年科学基金项目获得者荆钊教授、博士后王胜鹏等组成的科研团队在大洋东边界流与气候变化研究领域取得系列重要进展。团队首次利用高分辨率地球系统模式揭示了世界大洋主要东边界上升流系统对全球变暖的响应与控制机理，改变了对该科学问题的传统认识。国际权威学术期刊Nature Communications（《自然·通讯》）和Nature Climate Change (《自然·气候变化》)分别于1月3日和1月31日对研究成果进行了在线报道。
全球东边界上升流系统以不足2%的面积，贡献了全球7%的初级生产力以及20%的渔获量。阐明全球变暖背景下东边界上升流系统的演化特征和调控机理，对于理解海洋生态系统健康和人类社会可持续发展具有重要意义。经典的Bakun假说认为：未来维持上升流的沿岸风会得到强化，通过Ekman输运过程使得上升流加强并抑制海表面增暖。
本研究利用中国海洋大学参与研制的高分辨率地球系统模式并结合CMIP6多模式数据，首次全面分析了世界四大东边界上升流系统（加利福尼亚、加纳利、本格拉和秘鲁上升流系统，图1）对气候变化的响应。研究表明，尽管风场引起的离岸Ekman输运对上升流的气候平均态强度起决定性作用，但上升流的长期变化趋势不再由风场变化所主导而是受到地转流引起的输运变化的控制。此外，研究进一步表明，尽管北半球上升流系统的海表温度增加相对开阔大洋较慢，但南半球上升流系统的情形则正相反。后者主要是因为东边界流自身减弱导致的冷平流减弱。南半球东边界流的减弱则与大西洋经向翻转环流的减弱以及海盆尺度的风场变化有关。
上述发现改变了东边界上升流系统对全球变暖的响应和控制机理的传统认识，揭示了南半球东边界上升流系统的“热斑”现象，为应对气候变化对东边界上升流系统的影响提供了科学支撑。
由吴立新院士领衔的科研团队，长期致力于大洋边界流区域海洋多尺度动力过程及其气候效应研究。本研究成果是该团队继2012年发现气候变化导致全球西边界流热斑现象和2020年提出中尺度涡旋对西边界流海洋锋面的维持机制之后，在该研究领域取得的又一次重要进展，对于推动大洋边界流观测、理论与预测研究，深入认识大洋边界流系统对气候变化的响应和反馈作用具有重要意义。
左图：东边界上升流系统海温和海洋热浪强度的未来变化趋势（相对于临近的开阔大洋）。右图：地转输运对未来东边界上升流强度长期变化的调控作用。
文章链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-022-35666-8
https://www.nature.com/articles/s41558-022-01588-y