普里兹湾高密度陆架水对南极底层水形成的贡献

The production of bottom water at southern high latitudes plays a significant role in the global thermohaline circulation. The Southern Indian Ocean sector of the Antarctic has become an increasingly important site for Antarctic Bottom Water (AABW) production, but great uncertainty remains about the AABW production in Prydz Bay and regions in its vicinity. Lack of winter observations is the main reason for the uncertainty. Our proposed long-term moorings recovered from key region of Prydz Bay provide great datasets for us to research the temporal variability of deep water mass. It will allow us to systematically examine the seasonal and interannual variability of water masses on the shelf for the first time. This proposal aims to search in two aspects: (1) spatiotemporal variability and formation processes of the Dense Shelf Water (DSW); (2) The dynamic processes that control the shelf water export and their contributions to the AABW formation. Results from this project will help us better estimate the AABW formation rate in the Indian Ocean sector of the Antarctic, and consequently better identify the contribution of this polar region to global climate.

南大洋高纬度形成的底层水在全球热盐环流中起着非常重要的作用。南印度洋扇区对南极底层水形成的贡献变得越来越重要，但普里兹湾及其邻近海域底层水的形成过程还有很多的不确定性，而缺少冬季及长期观测是造成这种不确定性的主要因素。我们在普里兹湾关键海域获得的长期锚定观测资料为深层海洋水团的时间变化研究提供了宝贵的数据支撑，可以帮助我们第一次真正的系统性的认识普里兹湾陆坡上深层水团的季节变化和年际变化。本申请将围绕以下两个方面展开研究：（1）高密度陆架水的时空变化特征及其形成过程；（2）控制高密度陆架水输出的动力过程及其对南极底层水的贡献。本项目的研究将帮助我们更好地估计印度洋扇区南极底层水的生成速率，更好地认识普里兹湾在全球气候系统中的贡献。

东南极陆架海域存在着绕极深层水入侵，为陆架海域提供了大量的热量，对陆架区结冰融冰过程、冰架融化和高密陆架水形成过程起着重要作用。利用东南极普里兹湾内潜标和海豹CTD观测数据，我们发现入侵到陆架的变性绕极深层水在浮力驱动下上涌到50 m左右的次表层。在冬季降温时，上涌到次表层的热量通过强对流过程输送到表面，使得沿岸戴维斯冰间湖内的产冰量减少了45%。因此，变性绕极深层水入侵的加强会导致陆架水密度降低，威胁南极底层水的形成过程。.基于1974-2019年期间在南极边缘西南印度洋收集的CTD和浮标剖面，分析了新形成的达恩利角底层水（CDBW）的分布特征及其长期变化。2003-2019的观测数据表明，达恩利角冰间湖附近的底层水具有明显的变冷、淡化、溶解氧升高趋势，而流经峡谷的底层水具有增暖、淡化、密度减小、溶解氧升高趋势。达恩利角冰间湖的产冰量增强提高了该区域高密度陆架水的形成速率，从而形成更多的CDBW，造成附近底层水的降温和淡化趋势。