2021年5月24日《自然·通訊》（Nature Communications ）在線刊登了我院李非栗教授及合作者的研究成果“Subpolar North Atlantic Western Boundary Density Anomalies and the Meridional Overturning Circulation”1。該研究基于北大西洋副極地翻轉環流觀測項目（Overturning in the Subpolar North Atlantic Program , OSNAP2）最新觀測數據，揭示高緯度海域西邊界密度變化與翻轉環流的變化特征及其關系。
大西洋經向翻轉環流（AMOC）是地球氣候系統的重要一環。大量氣候模式顯示，AMOC能夠調制跨海盆熱量和鹽度輸送，前者可以造成區域甚至全球的表面溫度異常，而后者則對全球淡水循環產生直接影響。然而由于現場觀測匱乏，同時氣候模式對AMOC的模擬存在分歧，AMOC的運行機制及變異特性仍不清楚，是亟待解決的前沿科學問題之一。針對上述科學問題，國際OSNAP項目于2014年啟動，在北大西洋副極地海域通過潛標、深海浮標、水下無人機組成的跨大西洋全水深觀測系統對AMOC和深對流過程進行連續觀測。OSNAP前期研究對拉布拉多海深海對流過程驅動AMOC變異的傳統觀點提出質疑3，并揭示了溫、鹽異常對密度的極強補償作用是拉布拉多海對流對AMOC流量貢獻較小的主要原因4。在此基礎上，本研究基于最新處理的2014-2018年連續觀測，指出在拉布拉多海深海對流強度發生較大變化的四年間，整個拉布拉多海的翻轉環流強度相對較弱，且無明顯年際變化。該研究支持了OSNAP前期的研究結果，即翻轉環流主要發生在格陵蘭島以東的東副極地海域。
本研究還進一步指出了拉布拉多海西邊界深層密度變化的來源。前人研究認為該邊界密度信號是由拉布拉多海內部深層對流過程產生，并通過地轉平衡改變深層西邊界流強度，驅動AMOC強度變化。然而本研究發現，西邊界流的密度信號除了受拉布拉多海中心海域深海對流的影響外，還受到邊界流系統本身以及上游伊爾明厄海的密度異常調控。正是因為西邊界流變化的復雜性，所以將西邊界流強度與AMOC變化進行直接相關的傳統做法存在較大的不確定性。相比較而言，模式模擬中的強相關性可能在于模式中缺乏海洋深層環流在海盆內部的輸送路徑。
李非栗教授為OSNAP項目PI之一，同時也是該研究的第一作者，他指出，“對AMOC的連續觀測為我們進一步理解AMOC發生和變化的具體細節與機制提供了最重要的基礎。研究結果將有助于提高氣候模式模擬的精確度和可信度”。
論文的合作者、OSNAP項目執委會委員、中國海洋大學林霄沛教授表示，“本研究進一步推翻了拉布拉多海深對流決定AMOC的傳統認知，對AMOC的研究提出了更多的科學問題，而中國學者現在已經走在了AMOC研究的國際前沿”。
在北大西洋副極地海域布設的OSNAP潛標觀測系統（黃色圓形代表潛標位置）可分為位于拉布拉多海盆的OSNAP West陣列，以及位于格陵蘭島以東副極地海域覆蓋伊爾明厄海盆、冰島海盆以及羅科爾海槽 的OSNAP East陣列。箭頭代表主要的邊界流系統流向——包括拉布拉多流（LC），西格陵蘭流（WGC），東格陵蘭流（EGC），伊爾明厄流（IC），東雷克雅內斯海嶺流（ERRC），北大西洋流（NAC）。
基于OSNAP觀測系統估算的拉布拉多海（OSNAP West）、東副極地海域（OSNAP East）以及跨整個大西洋（Full array）的經向翻轉環流（MOC）月平均強度。
該研究的合作者來自以下機構（排名不分先后）：廈門大學，佐治亞理工學院，英國南安普頓國家海洋中心，伍茲霍爾海洋中心，蘇格蘭海洋科學協會，荷蘭皇家海洋研究所，加拿大紐芬蘭紀念大學，加拿大漁業與海洋部，加州大學圣地亞哥分校斯克里普斯海洋研究所，愛丁堡大學，邁阿密大學，德國基爾亥姆霍茲海洋研究所，布萊斯特大學，法國海洋開發研究院，中國海洋大學和青島海洋科學與技術國家實驗室，法國國家科研中心，加拿大貝德福德海洋研究所。
文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-021-23350-2
References：
------------------------------
1 OSNAP項目網頁：www.o-snap.org
2 Li, F.*, M.S. Lozier*, S. Bacon, A. Bower, S.A. Cunningham, M.F. de Jong, B. deYoung, N. Fraser, N. Fried, G. Han, N.P. Holliday, J. Holte, L. Houpert, M.E. Inall, W.E. Johns, S. Jones, C. Johnson, J. Karstensen, I.A. LeBras, P. Lherminier, X. Lin, H. Mercier, M. Oltmanns, A. Pacini, T. Petit, R.S. Pickart, D. Rayner, F. Straneo, V. Thierry, M. Visbeck, I. Yashayaev, C. Zhou, Subpolar North Atlantic Western Boundary Density Anomalies and the Meridional Overturning Circulation, Nature Communications, 12(3002), doi:10.1038/s41467-021-23350-2 (2021).
3 M.S. Lozier*, F. Li*, S. Bacon, F. Bahr, A.S. Bower, S.A. Cunningham, M.F. de Jong, L. de Steur, B. DeYoung, J. Fischer, S.F. Gary, N.J.W. Greenan, N.P. Holliday, A. Houk, L. Houpert, M.E. Inall, W.E. Johns, H.L. Johnson, C. Johnson, J. Karstensen, G. Koman, I.A. Le Bras, X. Lin, N. Mackay, D.P. Marshall, H. Mercier, M. Oltmanns, R.S. Pickart, A.L. Ramsey, D. Rayner, F. Straneo, V. Thierry, D.J. Torres, R.G. Williams, C. Wilson, J. Yang, I. Yashayaev and J. Zhao. A Sea Change in Our View of Overturning in the Subpolar North Atlantic, Science, 363(6426), doi: 10.1126/science.aau6592 (2019).
4 Zou, S., M.S. Lozier, F. Li, R. Abernathey, L. Jackson, Density-Compensated Overturning in the Labrador Sea, Nature Geoscience, 13, 121–126, doi:10.1038/s41561-019-0517-1 (2020).
近海海洋環境科學國家重點實驗室
海洋與地球學院
