近日，中国海洋大学海洋与大气学院和深海圈层与地球系统前沿科学中心的刘福凯副教授、宋丰飞教授和罗义勇教授在海温季节循环研究方面取得重要进展，揭示了1980年代以来海表温度（Sea Surface Temperature；简称SST）季节振幅增强，并阐明了其控制机制及潜在的生态效应。相关成果以“Human-induced intensified seasonal cycle of sea surface temperature”（人类活动导致海表温度季节循环增强）为题，发表于国际知名学术期刊Nature Communications（《自然·通讯》）。
SST是衡量海洋热力过程变化的重要指标，也是物理海洋和气候变化研究的核心对象。已有研究对其平均态的变化开展了大量研究。然而，即使平均态保持不变，SST依然能够通过其年循环振幅(即夏冬季温差)的变化影响气候系统的各个方面。目前，针对SST季节循环变化的研究集中在对未来情景下的预估。然而，观测中SST的季节振幅发生了何种变化？它能在何种程度上影响海洋内部？其控制机制和生态效应如何？这些问题为理解 SST 的时空演变提出了挑战。
通过分析多种观测数据，研究发现全球SST的季节循环振幅在过去四十年增大约3.9%，意味着冬季海温更冷、夏季海温更热。在副极地北太平洋和北大西洋等热点区域，季节振幅的增强甚至超过12%。上述信号不仅局限于海洋表面、还一直延伸到混合层底部，导致上层海洋季节振荡显著增强。国际耦合模式比较计划（CMIP6）的大集合平均较好地模拟出观测里SST季节振幅的时空变化特征，并进一步揭示了温室气体和人为气溶胶排放两大人为强迫因素在其中的主导作用。研究进一步定量了不同物理过程对SST季节振幅增大的贡献，发现全球尺度上，垂向层化加强导致的海洋混合层变浅是增大SST季节振幅的主要机制，而海洋热吸收的加剧和海表热通量的振荡增强在北太平洋和北大西洋也有不可忽视的区域性贡献。
海温季节振幅的增强不仅能够产生显著的气候效应，还导致上层海洋溶解氧含量的季节差异增大，同时也是海气界面二氧化碳通量季节振幅增大的贡献因素。特别是，考虑到过去四十年海洋溶解氧含量已经出现持续下降，其季节振幅的增大使得夏季缺氧形势更加严峻。这项研究首次揭示了观测中海温季节振幅变化的垂向特征，阐明了海温季节振荡变化的控制机制，并指出了海温季节变化对上层海洋含氧量、海表碳通量等重要生态指标的影响。该项研究成果的发表，体现了学校在海洋热力学领域的国际前沿地位。
该成果由海洋与大气学院刘福凯副教授为第一作者，刘福凯副教授、宋丰飞教授和罗义勇教授为共同通讯作者。研究得到国家自然科学基金、崂山实验室科技创新项目、中央高校基本科研业务费等联合资助。
图1. 观测和数值模拟中过去40年SST季节振幅的增大。(a,b)观测(OBS)和模拟(EXT)中北半球季节循环的变化；（c-f)不同观测和模拟中SST季节振幅的变化趋势；（e-f）观测和模拟中SST季节振幅增强的空间分布。
发表文章列表：
Liu, F., Song, F. & Luo, Y. Human-induced intensified seasonal cycle of sea surface temperature. Nat Commun 15, 3948 (2024).
文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-48381-3