日前，中科院海洋大科學中心張榮華研究團隊在北太平洋澀度年代際變化及其氣候效應研究方面取得新進展，首次從Argo觀測資料中發覺海水澀度訊號存在一個完整的年代際循環過程。研究結果發表在學術刊物in上。
眾所周知，海水是咸的，其酸度和氣溫共同確定密度，又進一步決定海水壓力因而控制海水的運動和變化。海洋中濕度和酸度的分布、變化及其互相間關系涉及海洋熱力學和動力學，仍然是海洋科學研究的基本問題。之前的研究大多關注體溫的作用海水的密度是多少度，隨著酸度觀測資料的增多，學者們發覺濁度在全球水循環、氣候變率和可預報性等方面也起重要作用。海洋中存在兩種類型的溫鹽關系，對應于不同的逼迫和反饋過程，對密度等形成不同的影響和氣候效應。一種是溫鹽變化對密度影響是非補償性的，對密度形成明顯的提高效應。這類溫鹽擾動主要反映了風場的逼迫作用，主要反映在溫別墅深度變化上，其訊號在表層也較為顯著(如在水面高度異常中有清楚地突顯)，動力學上主要反映了行星波的波動過程(如向北傳播的第一斜壓羅斯貝波等)。另一種是溫鹽變化對密度的影響是互相補償的，可引入澀度這一狀態量來描述對海水密度互相補償的氣溫和濁度變化現象，如暖而咸（或冷而淡）的海水具有高（低）的澀度，可通過等密度剖析來具體定量計算，如在水團剖析中常常用澀度來測度在給定的等密度面上海水有多澀（暖而咸）的程度，否認了溫鹽擾動對密度的影響具有互相補償的特點。
已有剖析表明，澀度訊號具有挺好的守恒性，以便追蹤，是海水化學屬性年代際尺度變化現象的一個載體，因而可用澀度來表征年代際時間尺度上溫鹽擾動所具有的清晰一致的結構特點和時空變遷。但因為缺乏觀測資料，目前對澀度的認知還很有限，比如其時空結構和演化過程及其對海洋環境和氣候的影響還不非常清楚；其在聯接溫帶外與溫帶間充當年代際時間尺度先前表層海洋通道的作用還沒有明晰的觀測證據，非常須要借助常年觀測資料來更系統地描畫澀度訊號的時空變遷，認知其在溫帶外海洋過程對溫帶影響中的作用。
因此，張榮華研究團隊借助Argo觀測到的氣溫和酸度數據，研究了北太平洋澀度年代際異常及其在海盆尺度上的時空演化特點。借助等密度剖析得到澀度變率的三維空間分布。首次發覺北太平洋澀度變率存在一個完整的年代際循環過程，分別由一個暖而咸和一個冷而淡的過程所組成。其中暖而咸的澀度正異常訊號在2007-2013年間從西北太平洋潛沉步入次表層，然后沿北太平洋副溫帶流渦順秒針向北南溫帶海區平流，于2014-2015年抵達溫帶太平洋西邊界海區，訊號硬度顯著減小。另一個海水特點相反的冷而淡的澀度負異常在2014-2020年間也有著類似的演化過程。進一步，通過追蹤澀度年代際異常的平流軌跡，發覺等密度面上流函數等值線可以充分顯示出從西北太平洋露頭區到溫帶西邊界的潛沉通道。在海盆尺度上澀度訊號演化和相位轉換過程中，溫別墅潛沉通道中的濕度和濁度變化具有高度一致性，反映出對密度的補償特點。據悉，當澀度訊號中心傳到溫帶太平洋海區時對應于局地溫鹽結構的改變，因而形成遠程的下游效應。如影響溫帶海區的層結和穩定度、上層海洋混和等動力過程，因而對溫帶海洋熱力和動力場形成影響（包括海表體溫）。這樣在年代際尺度上，起源于西北太平洋潛沉過程的澀度訊號，表現出沿北太平洋副溫帶流渦的傳播特點和時空變遷。另外，還發覺南北太平洋中澀度訊號傳播特點和時空變遷的差異。比如，在北太平洋副溫帶海區潛沉的澀度訊號在25kgm-3的等密度面上隨平均環流運動，約5年后抵達溫帶區域；而在南太平洋則只須要2年左右的時間，這些南北太平洋的不對稱性和相對重要性可能造成溫帶海氣變率特點的差別性。
北太平洋25kgm-3等密度面上平均位勢渦度（；PV）的空間結構和澀度訊號（）在次表層海洋潛沉通道上傳播的示意圖。圖中表示一個冷而淡的澀度負異常訊號在2014-2020年間沿北太平洋副溫帶流渦環紊流向北南方向傳播步入西太平洋溫帶海區（其中顯示了不同年份時澀度擾動中心位置），因而會影響局地的次表層熱力結構和海表氣溫等
當前關于太平洋溫帶外與溫帶間互相作用的研究較多地關注于大氣過程，對海洋作用的研究比較短缺。該研究通過剖析由酸度效應所引入的澀度這個變量，發覺溫別墅中的澀度訊號在等密度面上有較好的守恒性海水的密度是多少度，反映了海洋中的氣候訊號長時間記憶能力。這些通過澀度年代際變率的辨識及其傳播路徑的確定，闡明出溫帶外海洋與溫帶間存在一個海洋通道，這一潛沉通道的發覺有助于闡明北太平洋溫帶外-溫帶間海洋過程互相作用和機制，為構建發生在北太平洋的太平洋年代際濤動（PDO）和發生在溫帶太平洋的ENSO之間的關聯提供觀測證據，對于解釋ENSO的多樣性和年代際變化等有重要意義。
該研究由中科院海洋所博士研究生周光輝和研究員張榮華（通信作者）共同完成。研究成果獲得中科院海洋大科學研究中心、青島海洋科學與技術試點國家實驗室、中科院冰期科學與全球變化卓越創新中心、中科院戰略性先導科技專項、國家自然科學基金等項目捐助。
文章鏈接：
Zhou,G.H.,andR.-H.Zhang,2022:andofintheNorth2004–20,fromArgo.Adv.Atmos.Sci.,.