环极深层水的季节性状况及其对南极冰架的影响

温暖的环极深层水

温暖的环极深层水是南大洋中的一种重要水团，具有较高的温度和盐度，通常这些水团的温度不小于0°C，盐度大于34.5。它主要存在于南大洋的深层水域，通过南大洋大尺度环流上升并混合到南极大陆架上的较冷水域并传递热量，这些热量输送是南极冰架基底融化的主要驱动力之一。

环极深层暖水通过侵入到南极大陆架，与冰架底部的冰接触，导致冰架基底融化。这种冰架基底融化不仅使冰架变薄，还可能导致冰架的不稳定，进而加速冰架进一步的退缩和崩解，这对全球海平面上升具有重要影响。

环极深层暖水侵入南极大陆架的机制复杂，主要受风应力、海底地形、高密度陆架水等多种因素影响。海底峡谷和地形的变化能够引导深层暖水的流动，影响其侵入路径和强度；而高密度陆架水能够阻挡深层暖水的侵入，但是，冰川融化能够抑制高密度陆架水的形成，从而增强深层暖水的入侵。

环极深层水的季节性入侵

一直以来，高密度陆架水被认为是控制环极深层暖水侵入大陆架的关键因素，而风应力和海底地形也在调节深层暖水侵入过程中起着重要作用，但高密度陆架水形成、风应力和海底地形如何共同影响环极深层水的侵入不是很清楚。

为了探究这些问题，研究环极深层水的侵入南极大陆架的季节性机制，以及不同区域的环极深层暖水的侵入机制差异，研究团队使用了一个高分辨率的南大洋数值模型，通过对模型中的水团进行分类，研究团队识别了环极深层水侵入南极大陆架的四种季节性机制，并分析了风应力、高密度陆架水形成和海底地形在这些机制中的作用。

研究发现，环极深层水侵入大陆架的季节性变化主要由风应力、浮力强迫和海底地形共同决定。在高密度陆架水生成的区域，环极深层水的侵入主要受浮力强迫驱动；在没有高密度陆架水生成的区域，环极深层水的侵入主要受风应力驱动。

在风驱动机制方面，东南极洲和西南极洲也不同。东南极洲主要是由于东风导致的南极坡锋松弛机制，而在西南极洲，则风驱动的底流机制导致。

在整个东南极洲，环极深层水的侵入主要由埃克曼动力学中的东风的减弱驱动。南极东风在低层环绕大陆，通过改变南极坡锋的横坡密度梯度和沿坡速度，南极东风夏季减弱会导致南极坡锋松弛，减少沿海冷表面水的下沉，并增强环极深层水的 净陆架传输。

与东南极洲南极坡锋松弛机制不同的是，在在西南极洲环极深层水的侵入机制主要是由冬季西风异常加速的底流驱动，增加了环极深层水通过海底峡谷的输送。分别对西别林斯高晋海和阿蒙森海冰架的季节性变化情况进行研究，发现这些地区的环极深层水的侵入主要由风驱动的冰架断裂暗流强度。

在浮力驱动机制方面，在阿黛利海岸，环极深层水的侵入与高密度陆架水的季节性输出密切相关，高密度陆架水的输出使得环极深层水能够通过海底峡谷侵入大陆架。在威德尔海和罗斯海，环极深层水的侵入主要由高密度陆架水沿峡谷西侧流出时诱导的深层水沿峡谷东侧流入驱动。

这些研究结果为理解南极冰架融化的季节性机制提供了新的视角，并对未来气候变化下南极冰架的稳定性预测具有重要意义。

图：示意性地说明了本研究中确定的四种制度及其位置

列举了这些状态，并与摘要中的状态编号相关。状态 1 和 3 是深度-纬度横截面，而 2 和 4 是深度-经度横截面。冰架边缘显示为红色。在状态 1 中，等密度线（黑线）变平，让 CDW 进入大陆架。这是由于沿坡东风强度减弱所致。在状态 2 中，由于一段（阿蒙森低压引起的）持续西风，暗流（水平向东箭头）加速，导致等密度线抬升，并通过槽增加 CDW 向大陆架的输送。在状态 3 中，只有当 DSW 已输出时，CDW 才能进入大陆架。在状态 4 中，沿峡谷西缘的 DSW 流出会诱发 SSH 梯度，从而促进沿另一侧向大陆架方向的 CDW 流入。

❓思考题：温暖的环极深层水如何影响南极冰架的融化？

A. 通过直接加热冰架表面

B. 通过侵入大陆架，导致冰架基底融化

C. 通过与冰架表面的冷空气交换热量

D. 通过增加冰架表面的反射率

随着气候变化的加剧，环极深层水对南极冰架融化的影响可能会进一步增强，未来的研究需要更精确地模拟环极深层水的侵入机制，并结合观测数据，预测南极冰架的未来变化及其对全球海平面的影响。

参考文献：Joshua Lanham, Matthew Mazloff, Alberto C. Naveira Garabato, Martin Siegert & Ali Mashayek ，Seasonal regimes of warm Circumpolar Deep Water intrusion toward Antarctic ice shelves. Communications Earth & Environment volume 6, Article number: 168 (2025) ，doi：10.1038/s43247-025-02091-w