地理纵横

出品：科普中国

作者：可可（科普创作者）

监制：中国科普博览

编者按：为拓展认知边界，科普中国前沿科技项目推出“未知之境”系列文章，纵览深空、深地、深海等领域突破极限的探索成果。让我们一起走进科学发现之旅，认识令人惊叹的世界。

海洋覆盖了地球表面的71%，是地球上最大的水体系统。海水中溶解的盐分赋予了海洋独特的物理和化学性质，影响着全球气候、海洋生态系统和人类活动。

近期，中国科学院海洋研究所王凡团队的一项研究揭示了一个令人惊讶的发现：过去半个世纪以来，大西洋和太平洋之间的盐度差异正在不断加大。这一发现不仅挑战了我们对海洋变化的传统认知，还为理解全球气候变化提供了新的视角。

海洋盐度：影响全球气候的关键因素

海洋盐度是指海水中溶解盐类的含量，通常用千分之几(‰)或实用盐度单位(PSU)表示。作为海水的基本特性之一，盐度对海洋环流、气候系统和海洋生物的分布都有重要影响。

大西洋和太平洋作为地球上最大的两片海洋，它们的盐度差异尤为引人注目。大西洋的盐度普遍高于太平洋，这种差异影响着两大洋的水团性质、环流结构和生物地球化学循环，进而影响全球气候系统。

然而，在全球气候变化的背景下，海洋盐度正在发生深刻的变化。

王凡团队的研究首次定量揭示了20世纪中叶以来大西洋-太平洋盐度差异(APSC)的加强趋势及其空间结构，为我们理解海洋变化提供了新的视角。这项研究不仅展示了海洋盐度变化的复杂性，还强调了海洋在全球气候系统中的关键作用。

各种水的盐度

（图片来源：维基百科）

惊人的发现：盐度差异在加大

研究团队通过分析海洋0-2000米深度的观测数据，发现自1965年以来，大西洋-太平洋盐度差呈现明显的加强趋势。具体而言，大西洋盐度总体上升，而太平洋盐度普遍下降。这种趋势呈现出明显的经向结构，在南北半球的副热带地区尤为突出。特别是在北纬20°至40°之间，盐度差异增加了5.9±0.6%。

这一发现意味着大西洋和太平洋之间的“盐度鸿沟”正在加深。这种变化不仅影响了海洋的物理性质，还可能对全球气候系统产生深远影响。盐度差异的加大可能会导致两大洋之间的水团交换、热量传输和生物地球化学循环发生显著变化，进而影响全球气候格局。

全球海洋平均盐度

（图片来源：维基百科）

盐度变化的驱动因素：不仅仅是表面淡水通量

传统观点认为，海洋表面的淡水通量(如降水和蒸发)是影响盐度变化的主要因素。然而，王凡团队的研究表明，除了这些已知因素外，风场和海洋增暖也在盐度变化中扮演着重要角色。研究团队通过创新的分析方法(热力学模态分解)和模式模拟，揭示了一系列关键发现。

首先，风场的长期变化导致风生海洋环流变异，改变了盐分在海洋中的分布。这种变化可能导致某些区域的盐度增加，而其他区域的盐度减少。其次，海洋表层变暖导致水团的形成源地向高纬度迁移，进一步影响盐度分布。这种迁移可能改变了传统的水团形成和混合过程，从而影响整个海洋的盐度结构。

这些过程共同作用，产生了“盐度再分配”效应，是盐度差异加强趋势及其经向结构形成的关键因素。值得注意的是，虽然这些过程在大西洋和太平洋都有发生，但由于两大洋气候态盐度分布的差异，最终产生了不同的效果，导致盐度差异进一步加大。这一发现强调了海洋动力学过程在盐度变化中的重要性，为我们理解海洋变化提供了新的视角。

基于观测数据的1965年以来0-2000米海洋平均盐度变化（单位：psu）

（图片来源：参考文献1）

盐度变化的广泛影响：从海平面到海洋生态

盐度差异的加强不仅是一个有趣的科学现象，还可能对全球海洋和气候系统产生广泛而深远的影响。研究发现，这种盐度差异的加大可能加剧太平洋的海平面上升趋势。由于淡水比盐水密度低，盐度降低的太平洋可能会经历更显著的海平面上升，这对沿海地区和低洼岛屿构成潜在威胁。

此外，盐度变化还可能增强海洋层化（指海水的物理、化学和生物等特性随深度分层的现象），影响海水的垂直混合。海洋层化的加强可能减少表层和深层水体之间的交换，影响营养物质的输送和海洋生态系统的平衡。这种变化可能对海洋食物链和渔业资源产生深远影响。

更值得关注的是，盐度差异的加强可能加剧太平洋次表层海水的缺氧和酸化问题。海水层化的增强可能减少深层水体的氧气供应，导致某些区域形成缺氧带，威胁海洋生物的生存。同时，海洋酸化的加剧可能对钙化生物(如珊瑚和贝类)造成负面影响，进而影响整个海洋生态系统的稳定性。

这些潜在的影响突显了海洋盐度变化研究的重要性。通过深入理解这些变化及其驱动因素，科学家们可以更好地预测未来的海洋变化，为应对气候变化和保护海洋生态系统提供科学依据。

结语

这项工作不仅揭示了大西洋-太平洋盐度差异加强的趋势，还阐明了风生海洋环流变异和水团源地迁移对盐度变化的重要作用。这些发现对改进气候模式、提高气候预测水平具有重要的参考价值。

然而，海洋盐度变化的研究仍有很长的路要走。未来科学家们可能会做的研究有：深入探讨盐度变化对海洋生态系统和全球气候的长期影响；改进气候模型，提高对海洋盐度变化的模拟精度；开发新的观测技术和方法，以获取更全面、精确的海洋盐度数据。

此外，跨学科合作将在其中发挥关键作用。海洋学家、气候科学家、生态学家的共同努力，将有助于我们更全面地理解海洋盐度变化及其对地球系统的影响。

总的来说，海洋盐度变化研究的进展为我们应对全球气候变化提供了新的视角和工具。通过深入理解海洋的变化，我们可以更好地预测和应对未来的环境挑战，为地球的可持续发展贡献力量。

参考文献：

1.Ying Lu et. al., North Atlantic–Pacific salinity contrast enhanced by wind and ocean warming  

2.Nature Climate Change, Ocean dynamics contribute to the amplifying Atlantic–Pacific salinity contrast

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