南大洋海-气-冰相互作用对南极中层水年际和年代际变化的影响

南极中层水是南大洋最重要的水团之一，也是全球热盐环流的上层分支，其水团性质的长期变化能影响热盐环流输运，对全球气候变化起到不可忽视的作用。而南极中层水的温度和盐度又受到其生成源地的海气动量、热量和淡水交换的调制，因此它可以视为南半球中高纬度海气相互作用的指示器。本项目通过收集和整理南大洋已有的实测、同化再分析以及模式资料，研究南极中层水的年际和年代际变化；针对南极中层水形成源地建立相应的热收支诊断方程，用于诊断南极中层水温度变化的热力、动力过程,并研究它们与南极臭氧损耗及全球变暖等外强迫因子的联系；分析南极海冰长期变化及其与南极中层水盐度年代际变化的联系，考察南极中层水年代际变化的可能原因和机制。预期通过此研究使我们充分了解南极中层水的温盐变化及影响机制，从而为预测全球气候变化趋势提供理论依据。

南极中层水是全球热盐环流的重要分支，是全球海洋最重要的水团之一，研究它的变化对理解和预测全球气候变化具有重要的意义。过去有一些基于实测航次资料的研究对南极中层水在近几十年的温盐属性变化，但由于实测资料在时间和空间上都具有不连续性，通过实测资料分析南极中层水变化会带有某些局限性，因而在不同地区和不同时间段得出完全不同的结论。本项目通过分析时空连续的全球同化再分析数据集，辅以卫星观测和历史实测资料来研究南极中层水的年际和年代际变化及其物理机制，从而为更全面了解南极中层水变化的的时间和空间模态及其气候意义奠定基础。. 结果表明，南极中层水的年际变化分量比较小，主要是在年代际尺度上，于上世纪90年代开始出现先增咸后变淡的年代际振荡。这种年代际变化同时伴随着位势密度的变化，且南极中层水的变咸(密度增大)对应于表层海水的变淡(密度减小)。影响南极中层水年代际变化的因素包括西南大西洋局地涡旋活动和南半球环状模在上世纪90年代的位相转换。 具体的物理过程为：西南大西洋中Brazil与Malvinas汇流区(BMC)涡旋活动通过涡浮力通量影响次表层位势密度和海洋中层层结，引导副热带水与副极地水交换。涡旋活动还对应于次表层异常的涡盐度通量，直接影响局地南极中层水的盐度异常。此外，南极中层水大范围的年代际变化主要受到南半球环状模相关的海洋Ekman抽吸速率的调制。