平流和表面热通量，它们如何控制季节性立体海平面振幅
研究海平面变化对于理解海洋动力学及其对气候和生态系统的影响至关重要，特别是季节性立体海平面振幅 (SSL) 是一个关键变量。这是由于海洋温度和盐度的变化而导致的海平面变化，而这反过来又会影响海水密度。一项新的研究重点关注海洋平流和表面通量之间的平衡如何控制季节性立体海平面振幅，揭示了控制海洋学这一重要组成部分的复杂相互作用。
了解立体海平面
立体海平面是指海水密度变化引起的海洋表面高度变化，受温度和盐度的影响。与主要由水量变化（例如冰川融化）驱动的海平面升降不同，立体变化是由热膨胀和收缩驱动的。全球立体海平面上升是气候变化的重要指标，因为变暖的海水通过热膨胀导致海平面上升。
季节性立体海平面振幅反映了由于一年中海洋温度和盐度的变化而导致的海平面周期性上升和下降。这种变化在海洋表面尤为明显，大气热通量在改变海水密度方面起着关键作用。这一周期的振幅受到一系列因素的调节，包括洋流、海洋表面净热通量和大气条件。
在北半球，冬季通常会出现正立体海平面异常，而夏季海平面则趋于下降。这些变化是热通量变化影响水密度的结果。在较冷的月份，海洋表面会冷却，导致收缩和海平面下降，而在较暖的月份，海洋表面会变暖，导致膨胀和海平面上升。
热通量、平流和涡流之间的相互作用
表面热通量、平流和涡流之间的相互作用形成了一个复杂的反馈回路，影响着整体的立体海平面变化。表面通量驱动温度和盐度的变化，进而影响水的密度，进而影响海平面。平流会重新分配这些水，根据洋流的不同，会放大或减少季节性变化。同时，涡流通过重新分配海洋内的热量进一步调节这些变化，从而产生阻尼效应。
这些过程并非独立存在，而是以动态的方式相互作用，相互影响。例如，洋流（以及平流）的强度和方向受到表面热通量引起的热梯度的影响，而涡流的形成和运动本身则受这些梯度变化的驱动。这些因素的综合作用导致季节性立体海平面循环，其幅度和时间在海洋的不同区域有所不同。
平流（即水团通过洋流输送的过程）在控制季节性立体海平面循环方面发挥着重要作用。平流负责将在表面加热或冷却的水移动到海洋的不同区域，从而影响局部立体变化。根据海洋环流的具体模式，这种输送可以放大或抑制季节性立体海平面异常。
表面热通量是影响海洋温度的一个关键因素，它涉及海洋和大气之间的能量转移，这些转移通过太阳辐射、潜热通量（蒸发）和显热通量（直接传热）等过程进行。海洋表面传入和传出热通量之间的平衡是季节性立体变化的主要驱动因素之一。
涡流有助于抑制立体海平面的季节性循环，因为它能更均匀地重新分配海洋不同层面的热量。这种重新分配可以分散热信号，从而减少季节性立体变化的幅度，否则热信号会导致海平面出现更剧烈的波动。这项研究表明，涡流的作用在某些地区可能更为明显，特别是在南大洋和西部边界流沿线，这些地区中尺度变化较为剧烈。
新的研究发现
布雷斯特大学、CNRS、IFREMER、IRD、海洋物理与空间实验室引导的一项研究发现，研究人员采用了一种基于立体海平面方差预算的新框架，该框架既适用于观测数据，也适用于海洋环流和气候评估 (ECCO) 状态估计。这种方法使他们能够分析影响季节性立体海平面循环的各种因素的贡献。通过分析表面热通量和海洋平流过程之间的平衡，他们能够确定不同地区的主要驱动因素，并了解在某些地区观察到的阻尼效应。
研究发现，海洋平流过程在调节立体海平面的季节性循环中起着关键作用。在许多地区，这些平流过程是观测到的季节性振幅的主要驱动因素，有时甚至抵消了表面热通量的影响。值得注意的是，对于高达 50% 的海洋表面，表面热通量会抑制季节性立体海平面循环振幅，而海洋平流过程则是主要贡献者。
该研究还强调，涡流是水的循环运动，可以传输热量和盐分，在抑制季节性立体海平面循环方面发挥着重要作用。它们的影响增加了表面通量和平流过程之间相互作用的复杂性。
研究表明，在许多地区，平流（主要由洋流驱动）主导着季节性立体海平面循环。相反，地表热通量可以抑制或缓和这些季节性循环的幅度，具体取决于地区。在多达 50% 的海洋表面，季节性立体循环不仅受表面热通量的调节，还受平流过程和涡流阻尼效应的共同调节。
思考
虽然这项研究强调了表面通量和平流的平衡在调节海平面振幅方面的作用，但区域海洋环流模式（如墨西哥湾流或厄尔尼诺现象的影响）对季节性立体海平面变化的具体作用仍未得到充分探索，不同的海洋环流系统如何影响区域尺度的立体海平面循环？
涡流在抑制季节性立体海平面循环方面发挥着重要作用，但不同海洋区域（例如亚热带与极地）的中尺度涡流如何影响热量输送和整体季节循环？与大规模洋流相比，涡流在塑造季节变化方面的相对贡献是什么？
参考文献：Antoine Hochet, William Llovel, Thierry Huck & Florian Sévellec ，Advection surface-flux balance controls the seasonal steric sea level amplitude. Scientific Reports volume 14, Article number: 10644 (2024)，doi.s41598-024-61447-y
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