南極中層水鹽度多年變化：1981—2010?

姚文峻， 史久新

(中國海洋大學物理海洋實驗室，山東 青島 266100)

南極中層水(AAIW，Antarctic Intermediate Water)以垂向深度上的鹽度極小值為特征，通常位于600～1 000 m深度上，核心密度為27.1～27.3 kg/m3[1](見圖1)。南極中層水從亞南極鋒(SAF，Subantarctic Front[2])向北下沉并擴展[3]，遍布整個南半球亞熱帶流渦以及太平洋、印度洋的熱帶海洋區(qū)域[4]，最遠可被追蹤到北半球20°N的位置[5]。

南極中層水在世界大洋循環(huán)中扮演著極其重要的角色,它是世界各大洋的通風水體[6]，構成了南半球超級流渦的北部分支[7-8]，并且是南大西洋上層經向翻轉環(huán)流的回流水體，補償了大西洋深層水體的輸出[9-12]。

已經有大量的工作投入到南極中層水環(huán)流形態(tài)的研究中[13-14]。在水體時間變化的研究中使用重復的CTD觀測斷面，Bindoff and McDougall[15]，Curry等[16]和Wong等[17]分別發(fā)現(xiàn)，在1950s—1990s期間南極中層水在南半球各大洋的鹽度都是減小的。在半球尺度的研究工作中，Helm等[18]與Durack and Wijffels[19]都報告了南極中層水鹽度的減小現(xiàn)象(時間區(qū)間分別為1970—2007、1950—2000)，他們認為這是高緯降雨-蒸發(fā)，即海表面淡水輸入量增加的結果。由于無法通過與周圍水體進行跨密度的混合而使鹽度減小，南極中層水的淡化過程體現(xiàn)的都是其在生成區(qū)水體的變化信號[20-21]。上述的南極中層水鹽度減小現(xiàn)象與過去50年的全球水循環(huán)變化相一致[22-23]，在這樣的水循環(huán)變化背景下，濕潤(降雨大于蒸發(fā))的亞極區(qū)海洋將變得更加濕潤，而干燥的(蒸發(fā)大于降雨)亞熱帶海洋則變得更加干燥。

通常認為海-氣-冰共同作用下形成了南極中層水的水體性質變化[24-26]，但它的生成機制至今仍存在爭議。一種表明了南極中層水主要來源于亞極區(qū)海洋，認為南極中層水是沿著亞南極鋒在環(huán)南極區(qū)域形成的，是南極表層水體順著等密度面與亞熱帶水體混合下沉的結果[27-28]。另一種強調的是在南美西南部海洋中海-氣相互作用產生的結果，認為南極中層水是特定區(qū)域生成的水體，是深對流作用下的南極模態(tài)水(Subantarctic Mode Water)的附屬產品[1，29]。依據(jù)這兩類生成機制，在亞極區(qū)西風異常加強的情形下，會引起向赤道方向輸送的南極表層水的增加，最終將導致南極中層水鹽度的減小。

最近，Schmidtko and Johnson[30]討論了整個南半球上的南極中層水多年代際變化，但他們更多地關注了水體的長期變化趨勢，而對各個大洋的變化情況沒有進行展開。從1978年開始進入衛(wèi)星數(shù)據(jù)時代，實現(xiàn)了大尺度海表面溫度、全球風場、氣壓場等大氣、海洋數(shù)據(jù)的觀測，這使得歷史數(shù)據(jù)稀少的南大洋溫鹽數(shù)據(jù)得以通過同化的方式，取得空間覆蓋廣、時間序列連續(xù)并且更加準確的反演結果，這其中被廣泛使用的是SODA2.2.4(Simple Ocean Data Assimilation[31]，http://sodaserver.tamu.edu/)同化數(shù)據(jù)集。當前的工作將使用具有連續(xù)時間序列及在空間上覆蓋整個南半球的同化溫鹽數(shù)據(jù)，描繪在1981—2010年間南極中層水的多年時空變化特征，并進一步討論太平洋、大西洋、印度洋之間存在的變化差異，以及在數(shù)據(jù)所示范圍內的南極中層水鹽度變化過程。最后使用再分析風場、降雨蒸發(fā)數(shù)據(jù)對觀測現(xiàn)象進行成因分析與解釋，這其中包括了長期的變化趨勢以及在時間演變過程中發(fā)生的顯著異常。

1 數(shù)據(jù)與方法

本文使用SODA2.2.4同化數(shù)據(jù)集的溫度、鹽度數(shù)據(jù)，研究環(huán)南半球上的南極中層水(AAIW，Antarctic Intermediate Water)多年鹽度變化。SODA2.2.4數(shù)據(jù)集的時間跨度為1871年1月—2010年12月，覆蓋了全球75.25°N～89.25°S的海洋區(qū)域。其時間分辨率為月，空間分辨率為0.5°，采用的是墨卡托(Mercator)經緯網格分布。這里只選用了1981—2010年時間段上的數(shù)據(jù)，即本文主要關注衛(wèi)星觀測時代的南極中層水變化情況,這種覆蓋全球海洋的連續(xù)溫鹽時間序列使我們能夠從時空二維上研究中層海洋的變化情況。Yang and He[32]使用SODA數(shù)據(jù)討論了巴西-馬爾維納斯流匯流區(qū)域的南極中層水在最近數(shù)十年里的變化情況，并且認為厄加勒斯流系統(tǒng)內的局地中尺度渦過程是這一變化現(xiàn)象的誘因。

根據(jù)引言所述，南極中層水的主要特征表現(xiàn)為在海洋中層具有一個垂向剖面的鹽度極小值。因此，對每一時空點上的鹽度剖面，首先捕捉到鹽度極小值處的鹽度值作為衡量南極中層水水體性質的指標。另一方面，在傳統(tǒng)的水文研究工作中，通常都會以某一特定等密度面上的水文性質來量化南極中層水。本文也選用沿27.2 kg/m3等位勢密度面的鹽度值作為定量研究南極中層水的指標[32]。經驗正交函數(shù)分解(EOF，Empirical Orthogonal Function)的應用不僅能夠看到鹽度變化在空間域上的相關性，同時也能夠從對應的時間序列上看到它的時間演變過程。SODA數(shù)據(jù)具備了完整的空間覆蓋與時間連續(xù)性，不同于以前使用CTD斷面的重復觀測數(shù)據(jù)進行水文性質的比較，這里對鹽度極小值處鹽度以及等密度面鹽度的處理，采用EOF分解方法，以達到在時空二維上展現(xiàn)南極中層水在1981—2010年間的多年變化。

風場數(shù)據(jù)(10 m風速)選用的是ERA-interim(http://apps.ecmwf.int/datasets/data/interim-full-daily/levtype=sfc/)緯向風速，通過Trenberth等[33]提出的公式轉換為緯向風應力τx。對τx的處理同樣采用EOF分解，選取的風場數(shù)據(jù)時間區(qū)間為1979—2014年，相對溫鹽數(shù)據(jù)的時間區(qū)間有一定的延展。

海表面淡水輸入量(降雨-蒸發(fā))由ERA-interim，1979—2014年期間的日均降雨、蒸發(fā)數(shù)據(jù)導出。

2 南極中層水淡化現(xiàn)象

首先從整個南半球緯向平均的鹽度異常經向斷面上來看南極中層水的淡化過程。需要說明的是這里不對48°S以南的水體變化進行討論，因為48°S以南的水體不具備中層海洋的垂向鹽度極小值特征(見圖1)，即

(上覆折點線為氣候態(tài)平均的等位勢密度線，間距為0.2 kg/m3。由1981—2010年的SODA鹽度數(shù)據(jù)緯向平均得到。The overlaid dashed-dotted lines are the climatological potential density with contour intervals of 0.2 kg/m3. Zonally averaged from SODA salinity data from 1981 to 2010.)

圖1 氣候態(tài)鹽度經向斷面分布圖
Fig. 1 Climatological section of salinity

這里只討論發(fā)展成熟的南極中層水多年變化。很明顯在26.9～27.3 kg/m3這個密度范圍內，南極中層水在1981—2010年間經歷了一個淡化過程。鹽度的減小從48°S開始，向北一直延伸到了13°S的位置(比較圖2(a)與圖2(f))。30年內最大幅度的鹽度減小發(fā)生在40°S～35°S之間，數(shù)值達到了0.06。

(緯向平均范圍包括整個緯圈。圖中藍色表示相對整個時間區(qū)間鹽度平均的減小，紅色表示增加。上覆折點線為同時期的等位勢密度線，間距為0.2 kg/m3，每2條等值線進行了一次標注。對應時期標注在右下角位置。Averaged over all longitudes. The blue shading represents reduction and vice versa for the red shading. The overlaid dashed-dotted lines are the contemporary potential density anomaly contours, which are ticked for every two lines (interval of 0.2 kg/m3).The corresponding periods are listed at the right-bottom corner.)

圖2 5年時期的鹽度異常分布經向斷面圖
Fig.2 Meridional sections of salinity anomaly for each 5-yr period

在1981—1995年期間，以25°S為界，以南是鹽度的減小，以北則是增加(見圖2(a)～(c))。25°S以南的鹽度減小在緯度-深度上呈斑點狀出現(xiàn)，局部達到了0.01～0.02的變化。以北的鹽度增加則呈窄帶出現(xiàn)，數(shù)值也在0.01～0.02之間(見圖2)。

1996—2000年是一個鹽度突然增長的時期，并且是1981—2010年期間的最大值，水平空間上跨越了43°S～14°S緯度帶的海區(qū)，深度上覆蓋了26.9～27.3 kg/m3的密度范圍。在經歷了這個最大的峰值之后，南極中層水的鹽度開始進入顯著減小階段，在2006—2010年時下降到鹽度異常的最小值。

獨立海盆內的經向鹽度斷面圖展示了太平洋、印度洋和大西洋之間水體鹽度變化的異同點(見圖3～5)。在三大洋內，南極中層水鹽度都在1996—2000年期間達到最大，并在2006—2010年時下降到最小。它們之間的差別表現(xiàn)為1996—2010年的鹽度減小現(xiàn)象，在太平洋主要發(fā)生在30°S以北的較低緯度海區(qū)，而印度洋與大西洋則是發(fā)生在30°S以南的較高緯度海區(qū)。另外可以注意到，南極中層水在大西洋內的鹽度減小幅度是最大的，這也將在后續(xù)的章節(jié)中進一步介紹。

接下來將分為太平洋、印度洋和大西洋3個扇區(qū)，從θ-S(位勢溫度-鹽度，potential temperature versussalinity)圖解的視角，展示南極中層水在各大洋的變化情況。扇區(qū)劃分如圖6(a)所示?？紤]到南極中層水的生成區(qū)會隨著季節(jié)發(fā)生變化[29，34]，這里僅選取38°S～8°S范圍的海區(qū)對溫鹽進行沿等密度面的平均,這一緯度帶是南極中層水發(fā)展成熟，鹽度極小值特征穩(wěn)定存在的區(qū)域。在討論南極中層水多年變化特征之前可以看到在整體的θ-S分布上，南極中層水鹽度在太平洋最低，大西洋次之，印度洋最高。鹽度最低的南極中層水出現(xiàn)在太平洋，這個結果與南極中層水的其中一個生成機制在東南太平洋及南極半島周邊海區(qū)形成這一說法是相符合的。在Sun and Watts[35]與Rimaud等[36]的工作中也展示了南極中層水在印度洋表現(xiàn)出相對大西洋的高鹽特征。從圖6(b)～(d)可以看到，在南極中層水鹽度最小值的上部(密度較小的水體)，各大洋扇區(qū)都表現(xiàn)出了長期的鹽度減小，并且均在1996—2000年期間達到了一個鹽度的最大值。需要注意圖2中1981—1995年的輕微鹽度減小并沒有在這里體現(xiàn)出來，是因為圖2中表現(xiàn)出的鹽度減小也來源于38°S以南水體的貢獻，但圖6中的θ-S曲線僅是38°S以北海區(qū)的平均值。

圖3 同圖2但僅為太平洋海盆內的結果Fig.3 The same as Fig.2 but for the Pacific Ocean

圖4 同圖2但僅為印度洋海盆內的結果Fig.4 The same as Fig.2 but for the Indian Ocean

三大洋扇區(qū)的θ-S時間變化差異主要體現(xiàn)在鹽度最小值以深的水體。在鹽度最小值以深，太平洋表現(xiàn)為1981—2010年的輕微鹽度增長，印度洋基本沒有變化，雖然在1996—2000年期間有過鹽度減小的震蕩。在大西洋扇區(qū)，多年的鹽度減小一直延伸到了27.4 kg/m3等密度面的位置。

3 南極中層水鹽度多年時空變化特征

在對南極中層水鹽度最小值處鹽度進行EOF分解的結果中，最大方差貢獻是24.2%。EOF的第一模態(tài)(見圖7(a))表現(xiàn)的是南極中層水在整個南半球各大洋上的淡化過程。從30年的時間區(qū)間來看，鹽度減小在空間分布上非常一致，沒有出現(xiàn)明顯的鹽度增長區(qū)。注意到太平洋與印度洋海盆的減小幅度基本相同，而受厄加勒斯流系統(tǒng)影響的南非以南海區(qū)以及東南大西洋，是鹽度減小最明顯的大尺度區(qū)域。根據(jù)50%～60%的南大西洋南極中層水來自于印度洋，并由厄加勒斯泄漏傳輸?shù)难芯空摀?jù)[37-38]，這種鹽度減小區(qū)域分布隱含了厄加勒斯流系統(tǒng)在印度洋-大西洋連通區(qū)域中對南極中層水起到的非常重要的作用[39]。另外一處有顯著鹽度減小的區(qū)域發(fā)生在西南大西洋。根據(jù)Reid[40]和Talley[5]等的研究結果，西南大西洋的南極中層水是在德雷克海峽西南生成并向東匯入大西洋海區(qū)，因此這個觀測現(xiàn)象可能是局地生成的南極中層水鹽度顯著減小的結果。

(大洋扇區(qū)的經度范圍見圖6(a)。The longitude range for average is shown in Fig. 6(a).)圖5 同圖2但僅為大西洋海盆內的結果Fig. 5 Thesame as Fig. 2 but for the Atlantic Ocean

((a)中的黑線為氣候態(tài)亞南極鋒位置[2]。θ-S線為5年時期平均的結果，對應的時間只標注在(b)右下方位置，并且與(c)、(d)的時期保持一致。The black line in (a) denotes the Subantarctic Front[2]. The corresponding 5-yr periods for each line are only listed at the right-bottom corner in (b), which are consistent with those in (c) and (d).)

圖6θ-S圖解平均的海盆區(qū)域劃分(a)及太平洋(b)、印度洋(c)、大西洋(d)的θ-S圖解
Fig.6 The division of ocean basins for derivation ofθ-Sdiagram (a) and theθ-Sdiagrams for Pacific (b), Indian Ocean (c), and Atlantic (d), respectively

((a)中的留白部分為無法構成連續(xù)的數(shù)據(jù)時間序列，及相應的月均(b)與年均(c)時間序列；(b)中的藍線為月均時間序列，紅線為13月滑動平均的結果。(c)中藍線為第一時間序列的年均結果，紅線為5年滑動平均，黑線為去趨勢年均時間序列。In (a),the blank areas are where the data are not continuous). (b) and (c) are the corresponding monthly and yearly time series;The blue line in (b) is the monthly time series, and the red line is the 13-month running mean. The blue line in (c) is the yearly time series, the red line is the 5-yr running mean, and the black line is the detrended yearly time series.)

圖7 南極中層水鹽度極小值處鹽度的EOF1分解(a)空間模態(tài)
Fig. 7 The (a) pattern of EOF1 of salinity in salinity minimum

前邊的敘述中曾提到(見圖2，6)，南極中層水鹽度的變化在1981—2010年間并不是一個單調的過程。它在1995年以前基本保持不變，然后進入一個快速增長階段，在1996—2000年間達到極大值，再進一步形成本文觀察到的多年南極中層水鹽度減小現(xiàn)象。這個過程很好地體現(xiàn)在EOF分解的第一主成分時間序列上(見圖7(c))。在考慮(見圖7(c)紅線)與不考慮(見圖7(c)黑線)長期趨勢的情況下，鹽度的突然增加都開始于1995年附近，并在2000年的時候達到極值。隨后進入快速減小階段，一直延續(xù)到2010年。與圖6一樣，這里沒有表現(xiàn)出1981—1995年的輕微鹽度減小，同樣是因為數(shù)據(jù)的分解沒有包含38°S以南的數(shù)據(jù)。沿等密度面鹽度的EOF分解空間模態(tài)與時間序列(見圖8)，和鹽度極小值處鹽度的EOF結果幾乎一致。但前者比后者具有更大的第一方差貢獻，達到了29.4%。

不論是θ-S圖解還是EOF的分解結果，都可以看到南極中層水垂向深度最小鹽度值處的鹽度減小，這個現(xiàn)象意味著南極中層水的淡化不可能通過與周圍水體的混合實現(xiàn)，只能夠發(fā)生在水體的生成區(qū)域，并在傳輸?shù)倪^程中將表層的信號傳播到大洋中層[17]。

4 風場與海表面淡水入量在南極中層水多年鹽度變化中起到的作用

依據(jù)引言所述，南極中層水的其中一種生成機制是在環(huán)南極上，低鹽南極表層水順著等密度面，跨越亞南極鋒潛沉到亞熱帶區(qū)域大洋中層。西風異常引起的水體赤道向輸送，在Rintoul and England[41]和Sallée等[42]的研究結果中表現(xiàn)出了與南極中層水的先導水體——亞南極模態(tài)水溫鹽性質的顯著相關性。強西風異常將伴隨冷而淡的模態(tài)水性質。這樣，如果增加位于高緯的低鹽南極表層水進入亞南極區(qū)，通過混合生成的南極中層水先導水體，亞南極模態(tài)水的鹽度也就相應地減小。在后續(xù)的潛沉過程中，發(fā)展成為鹽度更小的南極中層水[25]。并且南半球西風帶的增強將推動低鹽的南極表層水進入南極中層水的生成區(qū)域(艾克曼效應)。

下面的圖9驗證了上述的猜想。1979—2014年間的τx(由ERA-interim 10 m處風速計算得到)EOF分解結果中，第一模態(tài)方差貢獻為18.8%。這一空間模態(tài)與南半球環(huán)狀模(SAM，Southern Annular Mode[43])非常相似，但這里不關注西風的中-高緯空間震蕩形態(tài)，而集中討論空間形態(tài)與時間序列結合下，表現(xiàn)出的亞南極鋒以南西風的多年變化情況。結合氣候態(tài)風應力場(見圖10)，注意到幾乎以亞南極鋒為邊界，向極一側的西風是增強的，而赤道一側的西風帶則是減弱的，并且增強的幅度明顯大于減弱的幅度。從1979—2014年整個時間序列來看，亞南極鋒以南的西風呈增強變化趨勢，進而帶來更多的南極表層水向北輸運。這與前面提到的南極中層水鹽度在同時期發(fā)生減小這一現(xiàn)象保持一致。但作者也發(fā)現(xiàn)在1998年，這個西風增強極大值卻對應了一個鹽度異常的最大值(見圖2(d)、7(c)和圖8(c))，形成了一個矛盾的因果關系。也就是說西風帶的增強雖然可以解釋長時期的南極中層水鹽度減小，但無法解釋在1996—2000年間出現(xiàn)的鹽度異常最大這一情形。因此作者可以推測必然有另外一個影響南極中層水生成的海洋或大氣過程，造成了這一結果。

圖8 同圖7，但為沿27.2 kg/m3等密度面的鹽度值Fig. 8 The same as Fig. 7 but for the salinity on 27.2 kg/m3 potential density surface

((a)中的黑線為氣候態(tài)亞南極鋒位置，注意(c)中只有年均與5年滑動平均的時間序列。
The black line in (a) denotes the climatological Subantarctic Front. Note that there are only yearly and 5-yr running mean time series in (c).)

圖9 同圖7，但為ERA-interim中緯向風計算的τx結果
Fig. 9 The same as Fig. 7 but for the wind stress derived from the ERA-interim zonal wind data

(黑線為氣候態(tài)亞南極鋒位置。
The black line denotes the climatological Subantarctic Front.)

圖10 氣候態(tài)緯向風應力分布圖
Fig. 10 Climatological zonal wind stress

海表面淡水通量也是決定南極中層水鹽度變化的重要因子，亞極區(qū)內海表面淡水輸入量被認為是約22年時間段上太平洋、印度洋大尺度南極中層水減淡的成因[17]。根據(jù)亞南極鋒的分布位置(見圖2(a))，對65°S～45°S范圍內的降雨蒸發(fā)量進行分析并討論它在1981—2010年間對南極中層水帶來的影響。

首先看淡水輸入在55°S以北，南極中層水生成的重要區(qū)域的變化情況。海表面淡水輸入可以很好地解釋1996—2000年期間南極中層水的最大鹽度異?，F(xiàn)象。沿著同一緯度，1980—1999年期間，淡水輸入的減少幅度達到0.04 mm/d，占據(jù)了1980—1984年淡水輸入量的28.6%～40.0%(見圖11)。在經歷這一時期的最小降雨-蒸發(fā)量后，淡水輸入量開始穩(wěn)定增加，雖然在2010—2014年沒有恢復到1980—1984年的高值水平。

55°S以南的區(qū)域，海表面淡水輸入沒有在1995—1999年表現(xiàn)出大幅度的減小，在整個時間段上量值的變化呈震蕩交替，但在總體的變化趨勢上，1980—2014年表現(xiàn)出的仍是淡水輸入量的增長。

下面來看65°S～45°S之間海域平均的淡水輸入時間序列(見圖12)。在1980s早期與中期，淡水輸入量保持了一個持續(xù)高值，但從1988年開始快速下降。這個下降過程一直持續(xù)到了1992年，下降幅度達到了22.2%。在1994年往后的準十年間，淡水輸入呈震蕩交替變化，保持著一個(～1.1 mm/d)相對于1980s(1.3 mm/d)期間的較低數(shù)值。自2003年開始淡水輸入進入快速增長階段，在經歷2007—2008年的短暫回落后，淡水輸入量的增加一直持續(xù)到2014年。從整個時間序列來看，南極中層水生成區(qū)的淡水輸入并沒有減少，但是在1987—1992年的快速減少以及隨后幾年的低輸入量，恰好帶來了南極中層水在1996—2000年的鹽度異常極大值。

(相應的時間列在右上方位置。內部方框為青色限定緯度(70°S～45°S)的放大圖像。
The corresponding periods are listed at the right-top corner. The inserted figure is the magnification of the cyan box (70°S～45°S).)

圖11 1980—2014年間5年平均的海表面日均淡水輸入量(降雨-蒸發(fā))經向分布圖
Fig. 11 Zonal averaged fresh water input (daily, precipitation-evaporation) for each 5-yr time period from 1980 to 2014

5 結論與討論

通過分析SODA2.2.4溫鹽數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)1981—2010年間南半球的南極中層水鹽度是減小的。這個現(xiàn)象從南極中層水的生成區(qū)向北一直延伸到13°S的位置，并且在南半球各大洋的表現(xiàn)有微小的差異：在27.3 kg/m3位勢密度面以下的水體，太平洋為輕微的鹽度增加，印度洋基本沒有變化，而大西洋在27.3～27.4 kg/m3之間表現(xiàn)為所示時間范圍(1981—2010)內的鹽度減小。另外這里的分析結果表明，南極中層水的鹽度減小在1981—2010年間并不是一個漸進的變化過程，而是先在1996—2000年達到鹽度最大的峰值。

南極中層水鹽度極小值處的鹽度，以及沿位勢密度27.2 kg/m3的鹽度EOF第一空間模態(tài)(分別為24.2%和29.4%方差貢獻)顯示，太平洋、印度洋表現(xiàn)得相對一致，均小于大西洋的鹽度減小幅度。另外可以看到最顯著的鹽度減小現(xiàn)象出現(xiàn)在南非以南，厄加勒斯流系統(tǒng)海域，這反映了厄加勒斯流、厄加勒斯泄漏對印度洋-大西洋通道上南極中層水變化起到的關鍵調控作用?？紤]到南極中層水恰好構成了經向翻轉流的回支[10-12]，這個區(qū)域性的鹽度減小將顯著影響到大西洋經向翻轉流的鹽度輸送[44]。相應的EOF第一時間序列展示了鹽度的增加是從1995年開始，在2000年達到峰值，隨后進入一個快速減小階段，最后形成了我們所看到的多年南極中層水淡化現(xiàn)象。

(藍色折-星線為年均淡水輸入量，黑色粗實線為5年滑動平均的結果。
Blue dashed-star line is the yearly freshwater input, and the thick black line is the 5-yr running mean result.)

圖12 亞極區(qū)(65°S～45°S，僅海洋)年均海表面淡水輸入量(降雨-蒸發(fā))
Fig. 12 Yearly time series of fresh water input (precipitation-evaporation) at sea surface in the Subantarctic Zone (65°S～45°S, ocean only)

在成因分析上，本文通過分析ERA-interim的風場數(shù)據(jù)以及降雨蒸發(fā)數(shù)據(jù)提出了兩個觀點。第一是南大洋西風帶，在南極中層水生成區(qū)域以南的加強，進一步推動了低鹽南極表層水向赤道方向輸送，產生了1981—2010年南極中層水鹽度減小的結果。但如果只考慮這個單一的影響因素，會發(fā)現(xiàn)在1998年西風的加強是一個極大的異常，應當對應南極中層水鹽度的極小而不是前文提到的達到了一個最大鹽度異常。因此本文又提出了淡水輸入量這個因素來解決這個矛盾。65°S ～45°S區(qū)域平均的海表面輸入時間序列揭示了1996—2000年的鹽度最大異常，是來源于約22.2%幅度的淡水輸入量減少。隨后降雨-蒸發(fā)再度增加，并在2010年之后逐漸恢復到了1980s時期的量值水平。因此，在風場與淡水輸入的共同作用下，形成了當前南極中層水鹽度多年變化的局面。風場主導了整個時間區(qū)間上的變化趨勢，而淡水輸入的劇烈減少跟一個較長時間的低值輸入量，則產生了南極中層水在1996—2000年期間這個特定時期內的鹽度最大異?，F(xiàn)象。

致謝:作者感謝SODA以及ERA-interim工作組成員為發(fā)布同化海洋數(shù)據(jù)，再分析大氣風場、降雨和蒸發(fā)數(shù)據(jù)所作出的努力。

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