次表层海洋温度季节性下降，揭示四十年来气候变化的影响

全球海洋温度的变化对生态系统、气候系统和人类活动产生了深远的影响。一个值得关注的领域是次表层海洋温度的季节性变化。虽然对海洋温度变化的关注主要集中在表层，但最近的研究已经开始调查更深的海洋层，气候变化对更深的海洋层的影响可能同样显著。

海洋温度的季节性

海洋温度的季节性变化主要受太阳辐射、风和洋流的年度变化影响。太阳相对于地球的位置导致海洋在夏季变暖，在冬季变冷。这种季节性循环在海洋表层最为明显，直射的阳光会影响水温。

在次表层，温度循环较少受到太阳直接加热的影响，而更多地受到来自地表层的热交换和垂直混合的影响。然而，次表层仍然会经历季节性的温度变化，但这些变化通常发生在更深的深度，并且时间更晚。

在过去的几十年里，地球海洋吸收了温室气体所捕获的约 90% 的热量，这些累积的热量提高了海洋的整体温度，其中上层（最深处可达 700 米）的变暖最为显著。

这些较温暖的表层海水散发的热量不像以前那样迅速地消散到更深的海洋层中，导致表面和地下之间的季节性温度梯度减小。季节性变化的减少可以归因于海洋分层的变化，海洋分层程度越来越高，这意味着温暖的表层海水无法与较冷的深层海水有效混合。

研究都指出，地下温度的季节性正在逐渐减弱，这一趋势反映了当地和全球气候条件的重大变化。

新的研究发现

研究人员分析了来自全球多个地区的多个海洋温度数据集，研究显示，发现自1980年代以来，次表层温度的季节性显著减弱，与早期相比，统计上显著下降了5.7±1.8%。

在北半球，在15°N以极地方向可以发现次表层季节性振幅广泛减小。在南半球，这种减弱主要集中在15°S和35°S之间的亚热带带，在35°S以极地方向的南大洋变化相对较小。值得注意的是，温度季节性循环的减弱始终局限于两个半球的气候混合层之下。

研究发现，温带上层海洋（深至100米）表现出明显的季节性变化，季节性最大值和最小值之间的温差约为1°C。在北半球，海表温度在9月左右达到峰值，在3月左右达到最低值。这个季节性信号向下传播，100米处的温度季节周期在冷季节比海表温度滞后约1个月，在暖季节则滞后2-3个月。

研究表明，这种减弱的主要驱动因素是温室气体增加导致的海洋热吸收增加从而导致的分层增加，从而抑制了上层海洋的垂直混合。随着全球气温持续上升，次表层海洋变暖也相应增加，这种增长并没有与深层海洋的类似趋势相匹配，导致表层和次表层之间的热对比度降低，增强的温室效应将更多的热量困在大气中，从而改变了海洋的热分层，影响了热量在不同海洋深度的分布方式。

次表层温度季节性的减弱预计将对海洋生态系统产生重大影响。温度在调节生物过程方面起着关键作用，包括浮游生物的繁殖周期、鱼类的迁徙以及海洋生物多样性的整体健康。这些变化可能会导致营养物质供应时间的变化，并破坏某些地区的食物网。此外，改变地下层的热动力学可能会对海洋环流模式产生更广泛的影响，影响厄尔尼诺和拉尼娜等现象的强度，并可能导致全球气候的变化。

思考

次表层温度季节性减弱可能会改变海洋的垂直分层，影响海洋表面和深层之间的热量和碳交换。这会如何影响海洋固碳的能力，以及对大气CO₂水平和全球变暖的潜在反馈是什么？

参考文献：Fukai Liu, Yiyong Luo, Fengfei Song, Wen-Xiao Yu, Jian Lu & Lijing Cheng ，Weakening of subsurface ocean temperature seasonality over the past four decades.  Communications Earth & Environment volume 5, Article number: 802 (2024) ，doi.s43247-024-01986-4

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