北冰洋盐跃层的演变及其热力学效应研究

长年存在的盐跃层是北冰洋上层海洋独有的结构之一，对维持北冰洋表层的低温特征和海冰存在起到非常重要的作用。前所未有的北极气候系统快速变化中，欧亚海盆一侧的冷盐跃层经历了从消退到恢复的近乎戏剧性的变化，加拿大海盆中的盐跃层也因太平洋和大洋入流水的变化以及海冰的大规模融化而呈现出更为复杂的演变过程。本项目通过分析历史观测资料和数值模拟结果，开展针对性的现场观测，进行盐跃层特征量和盐跃层热力学效应的定量计算，全面认识北冰洋盐跃层，特别是加拿大海盆盐跃层的结构特征及维持机制，探寻盐跃层在北极快速变化过程中的演变规律，估算盐跃层对北冰洋中层水向上热通量的抑制作用。通过对盐跃层演变的研究，将北冰洋的水团、环流、海冰变化有机联系起来，深入揭示北冰洋对全球气候变化的响应与反馈。

永久性盐跃层对维持北冰洋表层的低温特征和海冰存在起到非常重要的作用，研究盐跃层及其热效应对认识海洋对北极快速变化的响应与反馈有重要意义。本项目主要利用本世纪第一个十年获取的实测数据，结合卫星遥感和数值模拟，以加拿大海盆为重点海域，开展了相关研究，取得如下主要进展：（1）与盐跃层有关的水团发生了显著的变化。在北风海脊以东，阿拉斯加沿岸水的核心温度在2003-2008年间逐渐降低，从超过1ºC降到不足-0.8ºC；夏季白令海水（sBSW）自2006年起没有出现在该海域。冬季太平洋水和大西洋水所在层次都有所加深，大西洋水核心温度呈现逐渐降低和均一化的趋势。（2）在代表冬季太平洋水所在层次的33.1等盐度面上，温度的分布格局在2007年前后发生逆转，从2005年之前的南低北高改变为2009和2010年的南高北低。这样的转变，破坏了原来建立楚科奇海冰间湖与加拿大海盆太平洋冬季水之间联系的基础。（3）加拿大海盆下盐跃层显著加深，强度也呈现变化，但没有表现出显著的趋势。（4）除2006年以外，加拿大海盆上层淡水含量在2003-2008年间逐年增加，主要的原因在于融冰的加剧。（5）夏季海冰融化在近表层造成的强盐跃层成为次表层暖水形成的前提条件，随着海冰覆盖区域的缩减，出现次表层暖水的区域逐年扩展。次表层暖水能够将在短暂夏季获得的热量存储下来，在之后半年的时间里持续地用于海冰的融化。