导  读

北冰洋主要通过四个海峡通道与亚北极海洋相连，北冰洋与亚北极海洋之间物质和能量交换的变化会显著影响气候系统和海洋生态系统。相比1980-2000年，本世纪前20年由低纬度海洋向北冰洋的热输送持续增加，北极与亚北极海域的水循环显著增强；气候模式预测显示，在本世纪内这些变化将继续加剧。来自低纬度海洋热量的增加将导致北极海冰的快速消融，增强的淡水循环还可能引起大西洋经向翻转环流的减弱，进而对气候系统产生重大影响。本文综述了历史时期及未来气候变暖情况下北冰洋与亚北极海洋之间关联的变化，并解释了引起这些变化的物理机制。相关研究成果近日发表在Science合作期刊Ocean-Land-Atmosphere Research (OLAR) 上。

正  文

研究表明，由于亚北极海域海水的增温及来自低纬度海洋暖水体积通量的增加，由低纬度海洋进入北冰洋的热量显著增加，近10余年来在北冰洋发生了更强的热量汇聚和升温。与此同时，北极海冰加速消融、入海径流量和净降水量增加、太平洋低盐水入流增加，几种因素共同导致了北冰洋盐度的降低。这些迹象表明，北冰洋正在经历显著的气候变化。

CMIP6（第六阶段国际耦合模式比较计划）气候模式预测表明：流入北冰洋的海洋极向热输送将持续增加，北冰洋的变暖速率将是全球海洋平均值的两倍左右，并将一直持续下去；大西洋水通过位于斯瓦尔巴群岛南部和挪威最北端之间的巴伦支海入口向北冰洋的热量输送，将是北冰洋最大的热源，该热源的增加将导致北冰洋冬季海冰的快速退缩，并有助于北极大气的快速升温。

气候模式预估结果显示，北极净降水量和入海径流量的增加以及海冰的持续消融，将使北冰洋获得更多的淡水，进而导致通过格陵兰岛和斯瓦尔巴群岛之间的弗拉姆海峡由北冰洋向北大西洋输出的淡水显著增加。考虑到北冰洋淡水输出对大西洋经向翻转环流（AMOC）的重要调控作用，弗拉姆海峡淡水输出的增加可能会影响大尺度的海洋环流和气候系统。

图1  在气候变暖背景下，北冰洋的热量（红色箭头）和淡水（蓝色箭头）循环的变化。随着气候变暖，北冰洋发生更强的极向热量汇聚，淡水循环也变得更加强烈。

总结与展望

现有的气候模式对北冰洋的模拟还存在较大的不确定性，我们需要更好地理解风、潮汐、海表热通量、降水、蒸发和入海径流等诸多因素对北极内部和外部的海洋环流和水团性质的影响。在气候模式中准确模拟这些过程对提高模式的模拟和预测能力至关重要。此外，现有的观测系统还难以精确地捕捉所有的北冰洋关键海峡通道的热量和淡水通量变化。因此，为了更好地监测和预测北冰洋-亚北极海洋之间关联的变化，需要进一步提高观测系统的观测水平和模式的模拟能力。

原文链接：https://doi.org/10.34133/olar.0013

文章标题：

A Review of Arctic–Subarctic Ocean Linkages: Past Changes, Mechanisms, and Future Projections

文章作者：

Qiang Wang, Qi Shu, Shizhu Wang, Agnieszka Beszczynska-Moeller, Sergey Danilov, Laura Steur, Thomas W. N. Haine, Michael Karcher, Craig M. Lee, Paul G. Myers, Igor V. Polyakov, Christine Provost, Øystein Skagseth, Gunnar Spreen and Rebecca Woodgate

文章摘要：

Arctic Ocean gateway fluxes play a crucial role in linking the Arctic with the global ocean and affecting climate and marine ecosystems. We reviewed past studies on Arctic–Subarctic ocean linkages and examined their changes and driving mechanisms. Our review highlights that radical changes occurred in the inflows and outflows of the Arctic Ocean during the 2010s. Specifically, the Pacific inflow temperature in the Bering Strait and Atlantic inflow temperature in the Fram Strait hit record highs, while the Pacific inflow salinity in the Bering Strait and Arctic outflow salinity in the Davis and Fram straits hit record lows. Both the ocean heat convergence from lower latitudes to the Arctic and the hydrological cycle connecting the Arctic with Subarctic seas were stronger in 2000–2020 than in 1980–2000. CMIP6 models project a continuing increase in poleward ocean heat convergence in the 21st century, mainly due to warming of inflow waters. They also predict an increase in freshwater input to the Arctic Ocean, with the largest increase in freshwater export expected to occur in the Fram Strait due to both increased ocean volume export and decreased salinity. Fram Strait sea ice volume export hit a record low in the 2010s and is projected to continue to decrease along with Arctic sea ice decline. We quantitatively attribute the variability of the volume, heat, and freshwater transports in the Arctic gateways to forcing within and outside the Arctic based on dedicated numerical simulations and emphasize the importance of both origins in driving the variability.

文章引用：

Wang Q, Shu Q, Wang S, Beszczynska-Moeller A, Danilov S, de Steur L, Haine TWN, Karcher M, Lee CM, Myers PG, et al. A Review of Arctic–Subarctic Ocean Linkages: Past Changes, Mechanisms, and Future Projections. Ocean-Land-Atmos. Res. 2023;2:Article 0013.  DOI:10.34133/olar.0013

OLAR 期刊简介

Ocean-Land-Atmosphere Research (OLAR) 由南方海洋实验室和美国科学促进会合作出版，入选2022年度中国科技期刊卓越行动计划高起点新刊项目。期刊以“服务科学研究，推动技术创新”为办刊宗旨，坚持发表高质量、高水平论文，力争成为具有较大影响力的国际一流学术期刊。本刊以海洋相关学科为重点，刊稿主题包括但不限于：海陆气相互作用、海洋碳中和、物理海洋学、海洋生物与生态、海洋地质与地球物理、化学海洋学、海洋气象学、大气物理与大气环境、冰冻圈科学、河口海岸学、海洋工程与海洋技术、海洋资源开发与利用。OLAR 投稿系统目前已正式开放，热烈欢迎相关研究领域科学家踊跃投稿。分享卓见，探索前沿，OLAR 诚邀您一起荟萃科学发现，共享学术盛筵！

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