科研进展：首次发现大西洋深海海温场主导变率模态
近日，中国海洋大学深海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/未来海洋学院李建平教授团队在深海大尺度自然变率研究领域取得突破进展，首次发现大西洋深海海温场主导变率模态，并构建其和大西洋经向翻转环流间的物理关联。研究成果以“Deep Atlantic Multidecadal Variability”（《大西洋深海多年代际变率》）为题，发表于国际知名学术期刊Geophysical Research Letters（《地球物理研究通讯》）。
深海科学是21世纪世界科技发展的重要前沿和关注重点，在不久的未来，深海将成为全球资源争夺的新赛道、军事发展的战略新领域。在全球变暖背景下，深海凭借巨大的储热能力，被视作地球气候系统的重要缓冲器。作为全球热盐环流的重要组成部分，大西洋经向翻转环流是连结大西洋表层海洋和深层海洋的关键动力因子，因此对大西洋深海环流的认识有可能是深海科学发展的突破口。而海温是连结热力学和动力学的基本物理参量，深海海温的时空变化特征是深海科学相关分支研究的基础，但是大西洋深海海温场主导模态却鲜有研究。大西洋深海海温场的主导模态是否存在，其基本特征是怎样？这是个亟待解决的科学问题。
科研团队基于观测和地球系统耦合模式数据，首次发现大西洋深海海温场第一主导模态，并将其命名为大西洋深海多年代际变率（DAMV），该模态表征了南北大西洋中高纬深海海温场存在多年代际尺度的“跷跷板”变化特征（图1），并且与大西洋多年代际变率（AMV）存在紧密联系。研究表明，大西洋经向翻转环流（AMOC）超前DAMV十余年，这可能与前者的深对流过程将表层热量传输至深海有关。研究也证明了由AMOC所驱动的深海经向热输送可以解释上述DAMV的变化特征，成功构建起二者的物理关联（图2）。
图1：大西洋深海多年代际变率（DAMV）的时空特征。(a) EOF 1空间分布；(b) DAMV指数与3269 m深海海温场的相关分布；(c) 时间演变特征：PC1（曲线）和DAMV指数（柱）指标的时间序列；(d) PC1的功率谱结果；(e) DAMV指数的功率谱结果。
图2：大西洋深海多年代际变率（DAMV）与大西洋经向翻转环流（AMOC）的关系。(a) 超前滞后相关图；(b) AMOC超前深海海温13 年的相关分布图；(c) ACCESS-OM2 模式中DAMV两个关键区的深层经向热输送随时间变化图。
上述成果为深入理解大西洋气候系统的多年代际尺度变化提供了新视角，为后续开展深海自然变率对气候变化调控的研究奠定了基础。成果由中国海洋大学海洋与大气学院/未来海洋学院在读博士研究生杨家俊为第一作者，我校“筑峰人才工程”第一次层次特聘教授李建平为通讯作者，研究工作得到国家自然科学重点基金、国家重点研发项目等资助。
文章链接： https://doi.org/10.1029/2023GL106367