海岸工程
《海洋科学进展》2020年第3期推荐阅读:晚中新世以来印度洋-太平洋暖池水体交换过程及其气候效应

 

 

晚中新世以来印度洋-太平洋暖池水体交换过程及其气候效应

李铁刚1,2 ,熊志方1,2,贾奇1,2

1.自然资源部 第一海洋研究所, 山东 青岛 266061

2.青岛海洋科学与技术试点国家实验室 海洋地质过程与环境功能实验室, 山东 青岛 266237

 

论文简介:

印度洋-太平洋暖池作为全球面积最大的表层暖水聚集区,成为世界上最重要的热量和水汽源区之一。印-太暖池上层海洋水文条件的微小变化都可能引起全球气候系统明显的反馈效应,因而在全球气候变化中的驱动地位举足轻重。

其中,印尼海道作为目前仅存的热带海洋通道,链接了西太平洋暖池和印度洋暖池。印尼海道的开关、张缩以及印尼穿越流的强弱控制了从西太暖池向印度洋暖池的水体输送和热量传输,在印-太暖池水体交换中扮演主导角色。此外,印尼穿越流作为全球温盐环流的关键环节,直接将印-太暖池的热带气候效应放大或遥相关到高纬海区,对高纬海区的气候也产生重要影响。因此,从不同时间尺度上查明印-太暖池水体交换(印尼海道/印尼穿越流)的演化过程及其对区域和全球气候的影响机理与反馈效应,对于理解全球气候变化的驱动机制具有非要重要的启示意义。

鉴于目前对于长时间尺度上印-太暖池水体交换的演化特征及其气候效应尚不明确。李铁刚研究员及其团队撰文综述了晚中新世以来印尼海道/印尼穿越流的演化历史及其对热带和高纬海区气候的影响,进而提出目前存在的问题和研究展望,以期为相关科研工作者提供参考借鉴。

 

封面图片:

         

 

封面图片展示了印度洋-太平洋暖池(印-太暖池)水体交换对热带和全球气候的影响。热带西太平洋水体通过印度尼西亚穿越流(ITF)流经印尼海道到达热带东印度洋,其控制了印-太热带海区的物质、热量和淡水收支。印-太暖池的水体交换效应进而与该区域盛行的沃克环流和哈德莱环耦合,通过放大机制驱动热带气候变化。进一步,ITF作为全球温盐环流(即大洋传送带)的关键环节,将印-太暖池的热带气候要素经北大西洋经向翻转环流(AMOC)遥相关到北大西洋等高纬海区,从而调控全球气候变化。该图展示的以ITF桥接的印-太暖池水体交换的现代过程对研究地质历史时期印尼海道演化(开关或张缩)及其气候效应具有重要的启示。

 

作者简介:

李铁刚,男,1965年生,研究员,博士生导师,从事海洋地质与环境研究。以印-太暖池为靶区,通过现代监测与历史重建相结合、模拟结果与指标记录相验证的策略,查明古海洋环境演化过程与机制、建立现代海洋环境安全保障技术、构建深海环境探测体系,从而揭示印-太暖池在过去全球变化和现代社会发展中的作用机理。近年来,作为负责人实施了一系列重大项目(工程),取得了重要的成果。例如,实施4项国家自然科学基金重点项目或联合基金项目,丰富了气候变化的“热带驱动”理论,奠定了我国在西太暖池过去全球变化研究领域的优势地位。实施国家重点研发计划项目“自主海洋环境安全保障技术海上丝绸之路沿线国家适用性研究”,增强了我国参与“全球海洋治理”的能力。实施国家重大科技基础设施“海洋科学综合考察船”工程(作为副总经理)和中国科学院战略先导专项项目“深海海洋环境与特殊生态系统”,构建了国际先进的深海探测与技术体系,引领了西太平洋深海极端环境与生命过程研究,奠定了我国深海科学研究的国际地位。

截至目前,主持国家重点研发计划项目、国家自然科学基金重点项目、国家“全球变化与海气相互作用”专项项目、国家“973”项目(课题)、中科院战略先导专项项目等课题30余项。发表论文300余篇,其中SIC/EI论文160余篇,SCI论文他引1500余次;出版中文专著2部,英文专著1部;申请专利3项。现在或曾在多个国际学术组织任职,包括:全球海洋观测伙伴关系(POGO)理事会理事、国际综合大洋钻探计划(IODP)科学指导与评价委员会委员、国际海洋研究委员会(SCOR) 中国委员会委员等。国内多家学会、协会、理事会或研究委员会理事,多个学报或期刊主编、编委。获中国科学院杰出科技成就奖、海洋工程科学技术奖特等奖、国家海洋局海洋创新成果奖一、二等奖、海洋优秀科技图书奖等奖项10余项。2001年享受国务院政府特殊津贴,2009年入选新世纪百千万人才工程,2020年获聘泰山学者特聘专家。

 

论文摘要:

以印尼海道或印尼穿越流连接的印度洋-太平洋暖池之间的水体交换不仅控制了印-太热带海区的物质、热量和淡水收支,也通过反馈和遥相关机制对高纬海区产生影响,因而在调控区域和全球气候中功不可没。本文综述了晚中新世以来印尼海道或印尼穿越流的演化历史及其对热带和高纬海区气候的影响过程与机制。千年和 轨道尺度上,印尼穿越流在冰期为表层流主导;在间冰期温跃层流得到强化;在冰消期为表层流主导向温跃层流主 导过渡,其转换模式与海平面、温盐环流、类 ENSO 和东亚季风等密切相关,但其中的作用机制异常复杂。构造尺度上,印尼海道呈多期次逐渐关闭的趋势,但其相对开合、张缩的时间存在争议。印尼海道或印尼穿越流的演化改 组了印度洋暖池和西太平洋暖池之间热量、营养物、水团和洋流的分布,对暖池的形成与发展以及类ENSO特别是上新世暖期永久类ElNiño产生重要影响。印尼海道的关闭被认为触发了北半球大冰期,然而切断向北半球高纬 海区热量的输送是由通过印尼海道关闭引起的大洋环流还是大气环流效应所致,目前还没有定论。印-太暖池水体交换对热带和高纬海区气候影响机制的诸多假说还只停留在模型模拟的阶段,缺乏高质量古海洋记录的实证检验。针对本文提出的科学问题和阐述的未来研究方向,在印-太暖池印尼海道两侧设计站位,并获取高分辨率或长时间跨度的岩芯,实施综合对比的全水层古海洋学研究,是加深该领域研究的当务之急。

 

关键词: 印尼海道;印尼穿越流;ENSO;北半球大冰期;热量与水汽

 

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发布日期:2020-08-19浏览次数: