近日，国际知名学术期刊Communications Earth & Environment在线发表了海洋与大气学院最新的科研成果“Weakening of subsurface ocean temperature seasonality over the past four decades”（过去四十年次表层海洋季节循环的减弱）。研究发现了过去四十年海温年循环振幅在次表层的显著减弱趋势，并通过构建层级模式架构揭示了这一变化背后的控制机制。该成果由刘福凯副教授为第一作者和通讯作者，罗义勇教授为共同通讯作者，联合我校宋丰飞教授、吕健教授、在读博士生于文潇以及中科院大气所成里京研究员共同完成。
季节循环是上层海温变化最显著的信号，对气候系统和生态环境具有重要影响。团队的前期研究（Liu et al., 2024 NC）发现，过去四十年全球海表温度的年循环振幅增强了约4%，特别是在临近我国的北太平洋，增幅甚至超过了10%，这对海洋生态系统和环境产生了显著影响。然而，关于年循环变化的研究主要集中在海洋表层，次表层海温的年循环是否也发生了变化并不清楚。
本研究通过分析多种海温观测数据，首次揭示自1982年以来，海洋混合层以下的海温年循环振幅出现了显著减弱，减幅约为6%（图1）。这一变化与表层截然相反，表明海温年循环的影响深度变得越来越浅。通过构建包含全耦合模型、部分耦合模型及一维能量扩散模型的层级模式架构，研究团队逐步剖析了不同物理过程的定量贡献，揭示了海温年循环变化的海洋动力起源。温室气体的增加导致过去四十年间海洋吸收大量热，造成了垂向层结的显著加强，进而抑制了垂向混合过程。这一过程放大了混合层内的年循环，并阻碍了季节信号向下传播，最终导致了混合层以下海温年循环的变弱（图2）。
研究首次揭示了观测中海温年循环变化的垂向特征，指出人类活动对次表层海洋的显著影响，并阐明了垂向混合在表层与次表层海温年循环变化中的主导作用。
图1. （左）1982-2022年纬向平均海温年循环振幅的变化趋势；（右）不同数据中次表层海温年循环振幅的变化。
图2. （左）CMIP6多模式平均模拟的纬向平均海温年循环振幅的变化趋势；（右）一维能量扩散模型中海温年循环振幅的变化。
发表文章列表：
Liu, F., Y. Luo, F. Song, W. Yu, J. Lu, and L. Cheng, 2024: Weakening of subsurface ocean temperature seasonality over the past four decades. Commun. Earth Environ., 5, 802, doi:10.1038/s43247-024-01986-4.
Liu, F., F. Song, and Y. Luo, 2024: Human-induced intensified seasonal cycle of sea surface temperature. Nature Communications, 15, 3948, https://doi.org/10.1038/s41467-024-48381-3.
文章链接：https://www.nature.com/articles/s43247-024-01986-4