【科研动态】海洋学院博士生谢川在JGR: Oceans发表南极冰架加速融化对罗斯海水团影响与机制的研究成果

近日，上海交通大学海洋学院博士生谢川在国际权威海洋学期刊Journal of Geophysical Research: Oceans上发表了题为“The Response of Ross Sea Shelf Water Properties to Enhanced Amundsen Sea Ice Shelf Melting”的研究论文，海洋学院长聘副教授张召儒为通讯作者，陈元杰博士后、王楚宁博士后、周朦教授为合作者，上海交通大学海洋学院为第一完成单位。

阿蒙森海是南极冰架融化速度最快的区域，其释放的大量冰架融水会沿着南极沿岸流和南极陆坡流向西输运到南极底层水的主要发源地之一——罗斯海，这被认为是近几十年造成罗斯海底层水持续淡化的原因。由于气候变化导致的海洋增暖，预计本世纪内阿蒙森海融化速度还会出现显著增加，其对罗斯海关键水团——高密度陆架水（Dense Shelf Water, DSW；南极底层水前身）的生成和绕极深层水（Circumpolar Deep Water, CDW）向陆架的入侵过程会产生何种影响尚不明确。本研究发展了一套覆盖罗斯海和阿蒙森海的高分辨率海洋-海冰-冰架耦合模式（RAISE，模型区域和网格见图1），同海豹CTD数据以及潜标资料对比，该模型能够有效模拟绕极深层水向罗斯海陆架的入侵特征，准确捕捉罗斯海底层水的季节和年际变化。基于该模式，本研究通过增加阿蒙森海冰架的融化速率进行了敏感性实验，并利用数值示踪剂对冰架融水和绕极深层水（Circumpolar Deep Water, CDW）进行示踪实验，探究了阿蒙森海冰架加速融化释放的大量融水对下游罗斯海水团的影响。

图2. CDW示踪实验结果。（a）控制实验（CTRL）模式中层CDW示踪剂浓度的分布特征。（b）中等融化情景实验（MeltM）罗斯海陆架CDW示踪剂浓度相较控制实验的变化。（c）高融化情景实验（MeltH）罗斯海陆架CDW示踪剂浓度相较控制实验的变化。

数值敏感性实验结果表明，未来阿蒙森海冰架加速融化的背景下，大量融水的流入使罗斯海出现显著淡化，抑制了DSW在罗斯海的生成和输出，其体积明显减少。CDW示踪实验表明，融水增多背景下，东、西罗斯海的CDW入侵量出现明显的相反变化（图2）。在西罗斯海（图3a），DSW产量的减少会减弱该水团同外海CDW之间形成的陆坡锋强度，抑制斜压不稳定过程以及由其产生的涡旋活动，最终使得暖的CDW向陆架的入侵减弱，进而输送至陆架的热量减少，陆架水体呈现降温趋势；在东罗斯海（图3b），由融水分布造成的纬向密度梯度会加强向南的斜压流，促进了CDW的入侵及其向陆架的热输送，陆架水体呈现升温趋势。较窄的东罗斯海陆架使得暖水能够到达南极最大的冰架——罗斯冰架底部，加速罗斯冰架的融化。这些结果表明通过海洋过程作纽带，南极冰架的未来变化可能会出现较强的联动效应。

图3. 阿蒙森海冰架加速融化背景下（a）西罗斯海和（b）东罗斯海CDW向陆架的入侵及其所致的热输运量变化及机制示意图。

本研究由国家重点研发计划项目课题（2022YFC2807601）、国家自然科学基金项目极地专项（41941008）、上海市启明星计划项目（21QA1404300）、上海交通大学基础研究特区计划（21TQ1400201）、上海交通大学深蓝计划项目（SL2020MS021）等共同资助完成。

论文链接：

https://doi.org/10.1029/2024JC020919

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