近日，南方海洋实验室前沿研究中心极地海洋组揭示了驱动罗斯海高盐陆架水盐度年际变化的“表面激发和海洋阻尼”机制，对理解罗斯海区域水团变异成因提供了重要理论基础。相关成果于2026年9月连载于国际物理海洋学权威期刊Journal of Physical Oceanography。

南极底层水（Antarctic Bottom Water）是全球深海大洋中密度和体量最大的水团，也是大洋经向翻转流的底层分支，深刻调控着全球大洋环流、碳循环和气候变化。南极罗斯海（图1）是南极底层水的主要生成源地之一，罗斯海底层水的前身是罗斯海陆架上生成的高盐陆架水（High Salinity Shelf Water）。当南半球进入寒冷的冬季时期，在下降风的驱动下，罗斯海近岸冰间湖（coastal polynya）内海水持续结冰，造成大量盐分析出（brine rejection），使得上层海水盐度和密度不断升高，形成深对流和冷而重的高盐陆架水。随后，陆架环流承载着高盐陆架水流向陆坡并在陆架坡折处溢出，与绕极深层水等相邻水团进一步混合，最终形成南极底层水流向深海大洋。因此，高盐陆架水的性质变化可直接影响南极底层水的产量和性质。

图1. 罗斯海区域海底地形图

基于观测数据的前沿研究已经发现了罗斯海区域高盐陆架水和南极底层水的盐度存在显著的年际和年代际变化，但受限于观测数据的稀缺性，其广域的时空变化特征与主导机制尚不明确。为了深入理解罗斯海陆架水团的变异机理，我实验室前沿研究中心极地海洋组联合中山大学海洋科学学院、新西兰地球科学研究院、奥克兰大学等多家国内外科研机构与高校，基于自主发展的5km 水平分辨率的罗斯海区域海洋-海冰-冰架耦合模式展开了系统化的机理研究，首次揭示了驱动罗斯海高盐陆架水盐度年际变化的“表面激发和海洋阻尼”机制，对理解罗斯海区域水团变异成因提供了重要理论基础。相关成果以上下两篇（Part I 与 Part II），于 2026 年 9 月连载于国际物理海洋学权威期刊Journal of Physical Oceanography。

表面驱动过程：风场和表面洋流的共同作用

此研究成果上篇（Part I）聚焦表面驱动过程。研究表明，风驱动的结冰析盐变化是海表盐通量年际变化的主导来源。海表盐通量的变化主要受控于陆架上空的西南风异常，而此异常又受罗斯海周围大尺度大气环流变化的调控，尤其是其东侧阿蒙森海低压（Amundsen Sea Low, ASL）的西移或加深，也在一定程度上受西侧大气环流变化的影响。此西南风异常通过改变跨陆架坡折处海冰向外输出，调节陆架海冰的产量和分布：海冰向外输送增强时，开阔水域扩大、海冰变薄，进而促进海冰生成与盐析。由此产生的盐通量异常主要生成于罗斯海陆架东部，随后被表层流向西平流输送，显著影响陆架西部罗斯冰架前缘冰间湖与特拉诺瓦湾冰间湖（高盐陆架水的主要生成区）的上层水团性质，进而影响高盐陆架水的整体产量与性质（图2）。

图2. 表面驱动过程示意图：（a）气候态风场与海冰输送；（b）（c）海冰生成增强/减弱机制（原文 Part I, Fig. 11）

海洋内部过程：海洋自我调节的负反馈

此研究成果下篇（Part II）进一步明确了海洋内部过程在高盐陆架水盐度年际变化中的作用。研究揭示，海表生成的盐度异常以1–2年的滞后向深层传播，且该过程受垂向层结的强烈调制（图3）；当初始层结较强时，深对流较难形成，表层盐度扰动难以影响高盐陆架水。更进一步研究首次揭示了海洋环流抑制高盐陆架水盐度变化的负反馈机制：表层盐化升高表层盐度、降低陆架层结，使高盐陆架水盐度升高、密度增大，跨陆坡深层出流增强；增强的深层高盐陆架水出流又促使上层相对较淡的绕极深层水与南极表层水补偿性流入，从而降低表层盐度并增强陆架层结，最终抑制高盐陆架水盐度的进一步升高。

图3. 影响罗斯海陆架盐度年际变化海洋过程示意图：（a）–（d）垂向层结对高盐陆架水生成的影响；（e）–（f）跨陆架坡折处水团交换的增强/减弱（原文 Part II, Fig. 14）

综上，罗斯海区域西南风异常通过改变海冰输送调控陆架结冰析盐过程，从而影响陆架水表层盐度，进而改变海洋层结和高盐陆架水生成，高盐陆架水盐度变化驱动陆架翻转环流变化，对陆架水盐度年际变化起阻尼作用。2014年罗斯海陆架高盐陆架水的极端淡化事件，正是此前数年海冰生成减少与垂向层结增强累积作用的结果。

研究意义

该系列研究量化了表面强迫与海洋内部过程对罗斯海高盐陆架水盐度年际变化的相对贡献，厘清了“海洋表面过程激发异常；海洋内部过程调控影响”的完整因果链条。

尽管现场水文观测数据揭示了罗斯海陆架水盐度变异的年际特征，但受限于海冰厚度与流速观测资料的稀缺，以及水文观测的连续性和覆盖率不足，仅由观测资料依然难以全面研究南极海-冰-气的耦合过程和潜在物理机制。本研究将观测数据与高分辨率数值模拟相结合，为深入认识南极底层水的形成、变异及其对全球气候变化的影响提供了重要理论基础，表明推动数值模式研发和观测系统建设均有利于深入理解南极气候系统的快速变化。

中山大学海洋科学学院博士后晏量军为该系列论文第一作者，南方海洋实验室前沿研究中心极地海洋组王召民首席研究员、刘成彦副研究员，中山大学海洋科学学院王东晓教授，以及新西兰地球科学研究院 Craig Stevens 教授等国内外海洋学家为共同作者。

该研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金项目、南方海洋实验室自主科研项目、广东省基础与应用基础研究基金、中国博士后科学基金等项目资助；新西兰方受新西兰南极科学平台等的支持。

原文链接：

https://doi.org/10.1175/JPO-D-25-0236.1 （Part I）；

https://doi.org/10.1175/JPO-D-25-0237.1（Part II）