出品：科普中國(guó)

作者：可可（科普創(chuàng)作者）

監(jiān)制：中國(guó)科普博覽

編者按：為拓展認(rèn)知邊界，科普中國(guó)前沿科技項(xiàng)目推出“未知之境”系列文章，縱覽深空、深地、深海等領(lǐng)域突破極限的探索成果。讓我們一起走進(jìn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)之旅，認(rèn)識(shí)令人驚嘆的世界。

海洋覆蓋了地球表面的71%，是地球上最大的水體系統(tǒng)。海水中溶解的鹽分賦予了海洋獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)，影響著全球氣候、海洋生態(tài)系統(tǒng)和人類(lèi)活動(dòng)。

近期，中國(guó)科學(xué)院海洋研究所王凡團(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)研究揭示了一個(gè)令人驚訝的發(fā)現(xiàn)：過(guò)去半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，大西洋和太平洋之間的鹽度差異正在不斷加大。這一發(fā)現(xiàn)不僅挑戰(zhàn)了我們對(duì)海洋變化的傳統(tǒng)認(rèn)知，還為理解全球氣候變化提供了新的視角。

海洋鹽度：影響全球氣候的關(guān)鍵因素

海洋鹽度是指海水中溶解鹽類(lèi)的含量，通常用千分之幾(‰)或?qū)嵱名}度單位(PSU)表示。作為海水的基本特性之一，鹽度對(duì)海洋環(huán)流、氣候系統(tǒng)和海洋生物的分布都有重要影響。

大西洋和太平洋作為地球上最大的兩片海洋，它們的鹽度差異尤為引人注目。大西洋的鹽度普遍高于太平洋，這種差異影響著兩大洋的水團(tuán)性質(zhì)、環(huán)流結(jié)構(gòu)和生物地球化學(xué)循環(huán)，進(jìn)而影響全球氣候系統(tǒng)。

然而，在全球氣候變化的背景下，海洋鹽度正在發(fā)生深刻的變化。

王凡團(tuán)隊(duì)的研究首次定量揭示了20世紀(jì)中葉以來(lái)大西洋-太平洋鹽度差異(APSC)的加強(qiáng)趨勢(shì)及其空間結(jié)構(gòu)，為我們理解海洋變化提供了新的視角。這項(xiàng)研究不僅展示了海洋鹽度變化的復(fù)雜性，還強(qiáng)調(diào)了海洋在全球氣候系統(tǒng)中的關(guān)鍵作用。

各種水的鹽度

（圖片來(lái)源：維基百科）

驚人的發(fā)現(xiàn)：鹽度差異在加大

研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)分析海洋0-2000米深度的觀測(cè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)自1965年以來(lái)，大西洋-太平洋鹽度差呈現(xiàn)明顯的加強(qiáng)趨勢(shì)。具體而言，大西洋鹽度總體上升，而太平洋鹽度普遍下降。這種趨勢(shì)呈現(xiàn)出明顯的經(jīng)向結(jié)構(gòu)，在南北半球的副熱帶地區(qū)尤為突出。特別是在北緯20°至40°之間，鹽度差異增加了5.9±0.6%。

這一發(fā)現(xiàn)意味著大西洋和太平洋之間的“鹽度鴻溝”正在加深。這種變化不僅影響了海洋的物理性質(zhì)，還可能對(duì)全球氣候系統(tǒng)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。鹽度差異的加大可能會(huì)導(dǎo)致兩大洋之間的水團(tuán)交換、熱量傳輸和生物地球化學(xué)循環(huán)發(fā)生顯著變化，進(jìn)而影響全球氣候格局。

全球海洋平均鹽度

（圖片來(lái)源：維基百科）

鹽度變化的驅(qū)動(dòng)因素：不僅僅是表面淡水通量

傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，海洋表面的淡水通量(如降水和蒸發(fā))是影響鹽度變化的主要因素。然而，王凡團(tuán)隊(duì)的研究表明，除了這些已知因素外，風(fēng)場(chǎng)和海洋增暖也在鹽度變化中扮演著重要角色。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)創(chuàng)新的分析方法(熱力學(xué)模態(tài)分解)和模式模擬，揭示了一系列關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)。

首先，風(fēng)場(chǎng)的長(zhǎng)期變化導(dǎo)致風(fēng)生海洋環(huán)流變異，改變了鹽分在海洋中的分布。這種變化可能導(dǎo)致某些區(qū)域的鹽度增加，而其他區(qū)域的鹽度減少。其次，海洋表層變暖導(dǎo)致水團(tuán)的形成源地向高緯度遷移，進(jìn)一步影響鹽度分布。這種遷移可能改變了傳統(tǒng)的水團(tuán)形成和混合過(guò)程，從而影響整個(gè)海洋的鹽度結(jié)構(gòu)。

這些過(guò)程共同作用，產(chǎn)生了“鹽度再分配”效應(yīng)，是鹽度差異加強(qiáng)趨勢(shì)及其經(jīng)向結(jié)構(gòu)形成的關(guān)鍵因素。值得注意的是，雖然這些過(guò)程在大西洋和太平洋都有發(fā)生，但由于兩大洋氣候態(tài)鹽度分布的差異，最終產(chǎn)生了不同的效果，導(dǎo)致鹽度差異進(jìn)一步加大。這一發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)了海洋動(dòng)力學(xué)過(guò)程在鹽度變化中的重要性，為我們理解海洋變化提供了新的視角。

基于觀測(cè)數(shù)據(jù)的1965年以來(lái)0-2000米海洋平均鹽度變化（單位：psu）

（圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)1）

鹽度變化的廣泛影響：從海平面到海洋生態(tài)

鹽度差異的加強(qiáng)不僅是一個(gè)有趣的科學(xué)現(xiàn)象，還可能對(duì)全球海洋和氣候系統(tǒng)產(chǎn)生廣泛而深遠(yuǎn)的影響。研究發(fā)現(xiàn)，這種鹽度差異的加大可能加劇太平洋的海平面上升趨勢(shì)。由于淡水比鹽水密度低，鹽度降低的太平洋可能會(huì)經(jīng)歷更顯著的海平面上升，這對(duì)沿海地區(qū)和低洼島嶼構(gòu)成潛在威脅。

此外，鹽度變化還可能增強(qiáng)海洋層化（指海水的物理、化學(xué)和生物等特性隨深度分層的現(xiàn)象），影響海水的垂直混合。海洋層化的加強(qiáng)可能減少表層和深層水體之間的交換，影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的輸送和海洋生態(tài)系統(tǒng)的平衡。這種變化可能對(duì)海洋食物鏈和漁業(yè)資源產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

更值得關(guān)注的是，鹽度差異的加強(qiáng)可能加劇太平洋次表層海水的缺氧和酸化問(wèn)題。海水層化的增強(qiáng)可能減少深層水體的氧氣供應(yīng)，導(dǎo)致某些區(qū)域形成缺氧帶，威脅海洋生物的生存。同時(shí)，海洋酸化的加劇可能對(duì)鈣化生物(如珊瑚和貝類(lèi))造成負(fù)面影響，進(jìn)而影響整個(gè)海洋生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

這些潛在的影響突顯了海洋鹽度變化研究的重要性。通過(guò)深入理解這些變化及其驅(qū)動(dòng)因素，科學(xué)家們可以更好地預(yù)測(cè)未來(lái)的海洋變化，為應(yīng)對(duì)氣候變化和保護(hù)海洋生態(tài)系統(tǒng)提供科學(xué)依據(jù)。

結(jié)語(yǔ)

這項(xiàng)工作不僅揭示了大西洋-太平洋鹽度差異加強(qiáng)的趨勢(shì)，還闡明了風(fēng)生海洋環(huán)流變異和水團(tuán)源地遷移對(duì)鹽度變化的重要作用。這些發(fā)現(xiàn)對(duì)改進(jìn)氣候模式、提高氣候預(yù)測(cè)水平具有重要的參考價(jià)值。

然而，海洋鹽度變化的研究仍有很長(zhǎng)的路要走。未來(lái)科學(xué)家們可能會(huì)做的研究有：深入探討鹽度變化對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)和全球氣候的長(zhǎng)期影響；改進(jìn)氣候模型，提高對(duì)海洋鹽度變化的模擬精度；開(kāi)發(fā)新的觀測(cè)技術(shù)和方法，以獲取更全面、精確的海洋鹽度數(shù)據(jù)。

此外，跨學(xué)科合作將在其中發(fā)揮關(guān)鍵作用。海洋學(xué)家、氣候科學(xué)家、生態(tài)學(xué)家的共同努力，將有助于我們更全面地理解海洋鹽度變化及其對(duì)地球系統(tǒng)的影響。

總的來(lái)說(shuō)，海洋鹽度變化研究的進(jìn)展為我們應(yīng)對(duì)全球氣候變化提供了新的視角和工具。通過(guò)深入理解海洋的變化，我們可以更好地預(yù)測(cè)和應(yīng)對(duì)未來(lái)的環(huán)境挑戰(zhàn)，為地球的可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

參考文獻(xiàn)：

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