新研究揭示全球變暖加速海洋內潮

2月19日，中國科學院南海海洋研究所研究員蔡樹群團隊與該所研究員王春在團隊合作，突破了觀測數據有限的瓶頸，首次揭示了全球變暖將顯著加速內潮的傳播速度，并發現層結的強化效應與上層環流的加速趨勢起著至關重要的作用。相關成果在線發表于《科學進展》（Science Advances）。

第一模態M2內潮的全球分布特征及其在全球變暖背景下的加速趨勢。A.第一模態M2內潮引起的海面高度變化；B.1901-2100年間，第一模態內潮傳播速度的時間平均值；C.1901-2100年間，全球平均內潮速度的變化趨勢。

論文第一作者、中國科學院南海海洋研究所龔延昆表示，內潮作為深海到淺海能量傳遞的重要機制，能夠跨越數千公里并最終在大陸邊緣和沿海區域釋放能量。內潮的破碎和隨之產生的湍流混合推動了水體的垂直輸運，對全球海洋翻轉環流起到了關鍵作用。然而，以往的研究多集中于區域尺度，時間跨度較短，未能揭示全球范圍內的長期變化規律。

隨著氣候變暖的加劇，前人研究表明，上層海洋環流會顯著加速，這一現象可能對海洋內波動力過程產生影響。基于這一背景，研究團隊提出了一個關鍵猜想：全球變暖是否會引發內潮的類似響應？

全球不同海域內潮從過去到未來的加速趨勢對比；A-B.1901-2014年與2015-2100年內潮傳播速度的變化趨勢；C-H.西北太平洋、北太平洋中部、南太平洋、西南印度洋、東南印度洋與北大西洋等內潮高發海域內潮傳播速度的加速趨勢。

由于內潮的觀測數據有限，為解決這一科學問題，研究團隊利用第六次國際耦合模式比較計劃（CMIP6）模式數據，結合全球高分辨率內潮經驗模型（HRET），評估了1901-2100年間全球第一模態內潮傳播速度的演變趨勢。結果表明，全球平均內潮傳播速度在此期間增加了約10%（約20厘米/秒），并在西北太平洋、北太平洋中部、南太平洋、西南印度洋、東南印度洋與北大西洋等內潮活躍海域均呈現出顯著的加速趨勢。

與此同時，在全球變暖背景下，內潮加速趨勢由歷史階段（1901-2014年）的每十年增加0.4厘米/秒，增長至未來情景（2015-2100年）的每十年增加2.0厘米/秒。進一步的，通過對比全球內潮傳播速度與各海洋要素間的相關性，證實了內潮加速趨勢主要歸因于全球變暖引發的上層海洋層結增強，而上層環流的加速趨勢對其影響次之。

層結與環流對內潮加速趨勢的影響。A.1901-2100年間全球平均最大浮性頻率的變化趨勢；B.1901（藍色）-2100年（紅色）全球平均內潮傳播速度與最大浮性頻率之間的相關關系；C.內潮傳播速度與最大浮性頻率相關系數的全球分布特征；D-F與A-C類似，但針對密度躍層深度；G-I與A-C類似，但針對背景環流動能。本文由研究團隊供圖

該研究首次揭示了全球內潮傳播速度的長期加速趨勢，厘清了全球變暖對海洋內波動力過程的深遠影響，為評估氣候變化、內波湍流混合對海洋環流的影響等提供了新視角，對海洋生態系統保護具有重要的參考意義。

上述研究得到國家自然科學基金、國家重點研發計劃項目、廣東省自然科學基金、中國科學院項目等項目的共同資助。

相關論文信息：https://doi.org/10.1126/sciadv.adq4577