研究概要：
全球气候变化背景下，随着海洋温度、盐度变化，海洋“上轻、下重”的密度层结特征显著增强，这是海洋气候变化的一个核心特征，具有重要的气候和生态意义。探究海洋层结变化事实、机制并揭示其气候影响，是海洋和气候变化研究领域的热点和焦点问题。该研究综述系统探讨了海洋层结变化的科学意义，定量评估了自上世纪60年代以来的层结变化观测事实，提供了全球和区域层结变化的未来预估结果，梳理了其变化机制、总结其对人类和生态系统的广泛影响 ，并展望了目前研究的不足和未来研究方向。
研究发现：自1960年以来，全球上层2000米海洋层结显著增强，速率为每十年0.8±0.1%。层结增强主要发生在热带，并主要由温度变化驱动。同时，层结变化具有显著的季节差异，其在夏季增幅要强于冬季，主要与表层和次表层的温度季节循环的变化有关。CMIP6模式预估结果显示，未来海洋层结变化可能会在本世纪50~60年代出现关键拐点，即在较低的温室气体排放情景下（例如SSP1-2.6），全球海洋层结将扭转其上升趋势，逐步下降。这主要是由于近表层海温不再升高（稳定在比工业革命之前的水平之上2摄氏度左右），而次表层和深层海洋持续升温。而在中、高温室气体排放情景下（例如SSP2-4.5；SSP5-8.5），由于近表层海洋持续增温，且增温高于次表层海洋，全球海洋层结将持续增强，而在区域尺度上，过去半世纪中的变化趋势也将持续到未来。层结变化对气候系统的物理、生态、生物地球化学过程均有重要的影响。海洋层结增强改变海洋环流，加速上层副热带环流系统，并使得黑潮等西边界流系向极地及近岸方向移动。层结增强也会减弱海洋垂向溶解无机碳、溶解氧向深海的输送，从而减弱海洋碳汇并加剧海洋缺氧。此外，通过改变海洋内部及海气能量交换强度，海洋层结增强将影响台风的强度、影响厄尔尼诺与南方涛动（ENSO）、太平洋年代变率（PDV）等关键气候模态的幅度、强度及可预报性。层结增强还改变了潮汐和内波，使得内波幅度增加，同时和大西洋经向翻转环流（AMOC）、南极海冰等地球系统的临界点也紧密相关。这些重要影响意味着未来层结增加或减弱，对未来地球系统气候演化都具有重要意义。
海洋层结的变化及其对地球系统的广泛影响
成里京研究团队
核心PI
成里京 |
中国科学院
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1、全球气候变化
2、能量与水循环研究
3、数据资料同化
4、海洋观测数据处理与重建
5、海洋热含量变化及地球系统能量循环研究
1、国家自然科学基金委员会，优秀青年科学基金项目，42122046，海洋和全球气候变化，2022-01至2024-12，200万元，在研，项目负责人；
2、中国科协青年托举项目，2020-01至2022-12，45万元，在研，主持；
3、中国科学院海洋大科学中心，重点部署项目（研究类），COMS2019Q01，全球海洋经向热输送估计及其多尺度变率，2019-11至2022-11，在研，项目负责人；
4、国家自然科学基金委员会，面上项目，42076202，改进海洋温度和热含量格点数据及其不确定度估算，2021-01至2024-12，在研，项目负责人；
5、中国科学院战略性先导科技专项（B类），XDB42040402，印太交汇区高分辨率格点化数据产品构建，2020-01至2024-12，在研，子课题负责人；
6、主持中华人民共和国科学技术部，国家重点研发计划，2017YFA0603202，海洋环境变化关键参数观测数据处理方法和产品研制，2017-07至2022-06，在研，课题负责人；
7、中华人民共和国科学技术部，国家重点研发计划，2016YFC1401800，全球高分辨率海洋再分析系统研制与产品研发，2016-09至2020-12，80万元，结题，课题骨干；
8、国家自然科学基金委员会，青年科学基金，41506029，全球海洋热含量估计中的Mapping方法研究，2016-01至2018-12，结题，项目负责人；
文章信息：
上述研究成果发表于国际权威期刊《Nature Reviews Earth & Environment》。中国科学院大气物理研究所成里京研究员为论文第一作者兼通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金、中国科学院国际伙伴计划、亚洲合作基金、地球系统数值模拟装置（EarthLab）等项目的支持。
论文发表：
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