新研究揭示全球变暖加速海洋内潮

2月19日，中国科学院南海海洋研究所研究员蔡树群团队与该所研究员王春在团队合作，突破了观测数据有限的瓶颈，首次揭示了全球变暖将显著加速内潮的传播速度，并发现层结的强化效应与上层环流的加速趋势起着至关重要的作用。相关成果在线发表于《科学进展》（Science Advances）。

第一模态M2内潮的全球分布特征及其在全球变暖背景下的加速趋势。A.第一模态M2内潮引起的海面高度变化；B.1901-2100年间，第一模态内潮传播速度的时间平均值；C.1901-2100年间，全球平均内潮速度的变化趋势。

论文第一作者、中国科学院南海海洋研究所龚延昆表示，内潮作为深海到浅海能量传递的重要机制，能够跨越数千公里并最终在大陆边缘和沿海区域释放能量。内潮的破碎和随之产生的湍流混合推动了水体的垂直输运，对全球海洋翻转环流起到了关键作用。然而，以往的研究多集中于区域尺度，时间跨度较短，未能揭示全球范围内的长期变化规律。

随着气候变暖的加剧，前人研究表明，上层海洋环流会显著加速，这一现象可能对海洋内波动力过程产生影响。基于这一背景，研究团队提出了一个关键猜想：全球变暖是否会引发内潮的类似响应？

全球不同海域内潮从过去到未来的加速趋势对比；A-B.1901-2014年与2015-2100年内潮传播速度的变化趋势；C-H.西北太平洋、北太平洋中部、南太平洋、西南印度洋、东南印度洋与北大西洋等内潮高发海域内潮传播速度的加速趋势。

由于内潮的观测数据有限，为解决这一科学问题，研究团队利用第六次国际耦合模式比较计划（CMIP6）模式数据，结合全球高分辨率内潮经验模型（HRET），评估了1901-2100年间全球第一模态内潮传播速度的演变趋势。结果表明，全球平均内潮传播速度在此期间增加了约10%（约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、东南印度洋与北大西洋等内潮活跃海域均呈现出显著的加速趋势。

与此同时，在全球变暖背景下，内潮加速趋势由历史阶段（1901-2014年）的每十年增加0.4厘米/秒，增长至未来情景（2015-2100年）的每十年增加2.0厘米/秒。进一步的，通过对比全球内潮传播速度与各海洋要素间的相关性，证实了内潮加速趋势主要归因于全球变暖引发的上层海洋层结增强，而上层环流的加速趋势对其影响次之。

层结与环流对内潮加速趋势的影响。A.1901-2100年间全球平均最大浮性频率的变化趋势；B.1901（蓝色）-2100年（红色）全球平均内潮传播速度与最大浮性频率之间的相关关系；C.内潮传播速度与最大浮性频率相关系数的全球分布特征；D-F与A-C类似，但针对密度跃层深度；G-I与A-C类似，但针对背景环流动能。本文由研究团队供图

该研究首次揭示了全球内潮传播速度的长期加速趋势，厘清了全球变暖对海洋内波动力过程的深远影响，为评估气候变化、内波湍流混合对海洋环流的影响等提供了新视角，对海洋生态系统保护具有重要的参考意义。

上述研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划项目、广东省自然科学基金、中国科学院项目等项目的共同资助。

相关论文信息：https://doi.org/10.1126/sciadv.adq4577