气候变化的影响已经逐渐显现,全球温度上升、冰川融化、海平面上升等现象都在加速发生。由于气候变化不仅影响大气温度,还会改变海洋温度、盐度、风力模式和海冰覆盖范围,这些因素直接关系到全球洋流系统的稳定性。而环南冰洋水流作为全球海洋“传送带”中的关键环节,其流速和强度对地球气候、海洋生态系统及生物多样性有着深远的影响。因此,科学家们意识到,南极环流可能会受到气候变化的严重影响,尤其是在冰盖融化的背景下,研究南极环流的变化变得尤为重要。
“海洋与湿地”(OceanWetlands)小编注意到,2025年3月3日,一篇发表在《环境研究快报》(Environmental Research Letters)期刊上的最新研究,探讨了南极绕极流(Antarctic Circumpolar Current, ACC)在极地海洋淡水化影响下的变化趋势。该研究基于高分辨率的全球海洋模型模拟,揭示了由于南极冰架融水的输入,这一变化可能在2050年前导致南极环流流速减缓20%,对全球气候、海洋生态乃至生物多样性产生深刻影响。
南大洋(Southern Ocean)近年来正在经历剧变。卫星数据显示,南极冰盖正以惊人的速度融化,源源不断地向海洋输送淡水。同时,海冰覆盖面积自2016年以来急剧下降,2023年甚至达到了卫星观测以来的最低水平。这些变化,不仅影响了全球气候调节机制,也直接干扰了南极绕极流的动力系统。
上图:ACCESS-OM2-01模型表面速度快照。图中展示了重复年强迫(RYF)模拟最后循环中1990年12月31日的日平均表面速度,突显了该模型捕捉南极海洋复杂动力学特征的能力。图源:Taimoor Sohail et al 2025 Environ. Res. Lett. 20 034046
南极绕极流,也被称为环南冰洋水流,它之所以如此独特,是因为它是地球上唯一一个能够不受大陆阻挡、环绕整个南极洲流动的洋流系统。它不仅连接了大西洋、太平洋和印度洋,还在全球洋流循环中发挥着关键作用。但是,这一庞大的水系对温度、盐度和风力变化极为敏感。研究发现,主导南大洋的西风带会推动海水向北移动,从而加剧水体的密度梯度,使得绕极流得以维持。但与此同时,海洋中的小尺度涡流和混合作用,又会对这种梯度起到削弱作用,使得洋流的流速趋于平衡。
近年来,科学界越来越关注南极冰川融化带来的深远影响。这项研究表明,随着南极大陆沿岸的冰架持续融化,大量淡水被输入南大洋。这些淡水主要通过南极中层水(Antarctic Intermediate Water)输送至低纬度海域,改变了南大洋表层和深层水体的密度结构,进而减弱了洋流的动力。这种变化削弱了原本由温度梯度维持的密度分层,使得绕极流的次表层洋流变得迟缓。
南极海上。摄影:Joys ©绿会融媒·“海洋与湿地”(OceanWetlands)
更值得关注的是,这一趋势可能会持续并加剧。研究人员指出,过往的气候模型(如CMIP6)由于缺乏足够的分辨率,无法准确模拟这些小尺度过程,因此可能低估了南极冰川融水对绕极流的影响。而此次研究使用了更精细的湍流解析全球海洋模型,弥补了这一缺陷,揭示了南极绕极流减弱的更精确机制。
这一发现,引发了对全球海洋循环未来变化的深思。如果南极绕极流持续减弱,可能会对全球洋流系统带来连锁反应,例如改变热量和二氧化碳在全球海洋中的分布模式,进而影响天气模式和气候系统。此外,由于南极绕极流对深层海水的上升、以及下沉过程至关重要,它的变化还可能影响全球海洋的含氧量及生态系统的健康。
科学家们强调,未来几十年内,冰川融水对南极绕极流的影响仍存在不确定性,因此需要进一步加强观测和模拟研究。但这一研究无疑为我们敲响了警钟:如果全球温室气体排放不加以控制,气候变化带来的影响,可能比我们之前预想的更深、更远。
上图:GRACE卫星任务捕捉到的南极绕极流的图像。图中清晰展示了南极绕极流及其主要锋面结构,包括南极南绕极流锋(SACC)、极锋(PF)、亚南极锋(SAF)和亚热带锋(STF)。图源:NASA(图文无关)
小科普
该模型在模拟南极边缘过程(如密集陆架水形成)和南极绕极流(ACC)方面表现出色,成为研究南极海洋动力学和气候变化影响的有力工具。因为,南极地区的海洋过程非常复杂,包括小型涡旋、大型喷流、陆架水形成等,这些都需要高分辨率的模型才能准确捕捉。ACCESS-OM2-01模型具有更高的分辨率,并且能够模拟融水的影响,这使其能够提供与CMIP6模型不同的、更精细的结果。
文 | 王海诗(Amphitrite Wong)
来源: 海洋与实地