30年卫星数据揭示南大洋涡旋经向移动，有什么影响？

海洋中尺度涡旋直径可达几十到几百公里，负责输送热量、盐分和营养物质等，在南大洋，这些涡旋尤为活跃，一项新的研究，通过30年卫星数据，发现南大洋的涡旋正在向南极方向缓慢移动，且不同海域的移动速度差异显著，这是为什么呢？有什么影响呢？

南大洋涡旋移动情况

中尺度涡旋通过旋转将热量和物质从一处带到另一处，南大洋的涡旋主要由南极绕极流的不稳定性产生，这条全球最强的洋流自西向东环绕南极洲，其路径上的海底山脉和强西风共同塑造了涡旋的分布。涡旋高发区多位于海底山脉下游，开放海域的涡旋更易受风场影响。

过去40年，南半球的西风带因温室气体增加而向南极方向移动，理论上，这会导致海洋环流和涡旋同步偏移，但具体如何变化一直缺乏观测证据，此次研究通过1993–2021年的卫星数据，首次给出了明确答案。

为了研究海洋涡旋如何移动，研究使用了META 3.2全球涡旋数据集并融合了海面高度观测，通过海面高度的闭合等值线确定涡旋中心，并筛选寿命大于30天的涡旋，然后将南大洋被分为三大扇区，70°W–10°E的大西洋扇区，10°–150°E的印度洋扇区，150°E–70°W的太平洋扇区，量化了涡旋生成点的经向移动趋势。

整体趋势上，涡旋在向南极靠拢。全涡旋轨迹平均极移速率 0.03°±0.02°/10年，不是很明显；而涡旋生成点则显著向南极移动，极移速率0.09°±0.02°/10年。

为什么生成点偏移更明显？研究发现，涡旋生成依赖能量如风能，其初始位置对气候变化的响应更敏感，而生成后可能受洋流带动偏移减弱。

在扇区上，海底山脉地形区整体变化不明显，海底地形限制了涡旋位置。非地形区，大西洋扇区移动最快，达到0.23°±0.05°/10年，与西风极移速度0.2°–0.4°/10年直接相关；印度洋扇区达到0.1°±0.03°/10年，而太平洋扇区西风虽增强但未明显南移，涡旋位置无显著极移趋势。

也就是说，涡旋极移受地形和风场共同作用。海底山脉扰动洋流，使下游涡旋位置相对固定。而风场则通过埃克曼输运推动表层海水向南，间接带动涡旋偏移。

涡旋极移有什么影响呢？我们知道涡旋是传递能量的重要手段，而南极冰盖的稳定性取决于周边海洋的热量输入，由于涡旋的极移，能将较暖海水推向冰架边缘，直接加热海冰，造成海冰融化；同时，还可能改变绕极深层水的入侵路径，而绕极深层水水体温度比表层高2–3℃，进一步加剧融化。

这项研究揭示了一个隐藏的气候反馈机制：气候变暖→西风极移→涡旋偏移→南极冰盖消融，尽管涡旋每年仅移动几公里，但其累积效应可能在未来几十年显著放大，这些微小变化，最终会通过海洋环流传递到全球。

图：南大洋旋涡转变🔽

(a)使用KDE确定涡旋起源点(第一个识别涡旋的轨迹点)的概率图，(b)移动3°x2°区间内涡旋起源点的数量图，(c)SO地区的地形图。黑色轮线表示KDE的边界(涡旋生成的高概率区域)。两条绿色曲线分别表示亚南极锋和南ACC锋。图a中的三个矩形框分别表示印度洋、太平洋和大西洋部分的面积。

❓思考题：导致涡旋偏移的主要原因是？

A.海底火山喷发
B.西风带向南极移动
C.鲸鱼群迁徙
D.太阳黑子活动

参考文献：Meridional Shift of Southern Ocean Mesoscale Eddies Since the 1990s. doi./10.1007/s00376-024-4249-9