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?近日，中國科學(xué)院深?？茖W(xué)與工程研究所的吳淑壯研究員團隊聯(lián)合國際多名科學(xué)家以一篇研究論文(Research Article)及一篇研究簡報（Research Briefing）在《Nature Geoscience》發(fā)表了突破性的研究成果。該研究揭示，南極繞極流（ACC）強度在軌道時間尺度上存在顯著的緯向不對稱特征及其驅(qū)動機制，這一發(fā)現(xiàn)重塑人們對南極繞極流演變與南極冰蓋動態(tài)變化、全球大洋環(huán)流及碳循環(huán)相互作用的傳統(tǒng)認知，為理解地球過去和未來的氣候變化提供了全新視角。?

南極繞極流作為地球最大的洋流系統(tǒng)，在全球海洋物理、化學(xué)和生物特性的跨洋盆交換中扮演著關(guān)鍵角色，不僅對全球大洋環(huán)流和氣候有著調(diào)控作用，還與南極冰蓋的演變密切相關(guān)。然而，在過去歷史時期中，南極繞極流的時空演化一直未能得到清晰的闡釋。傳統(tǒng)的研究大多都基于其在南大洋跨洋盆間的變化是一致的假設(shè)，但現(xiàn)有沉積記錄卻呈現(xiàn)出復(fù)雜的演化過程——部分站點沉積記錄顯示冰期時洋流速度更強，而另一些站點沉積記錄則表明其更弱或變化甚微。針對“在過去氣候周期中南極繞極流強度是統(tǒng)一變化，還是存在差異變化” 這一關(guān)鍵科學(xué)問題，研究團隊開展了系統(tǒng)性深入研究。

研究團隊首先利用南印度洋六根海洋沉積巖芯（橫跨所有主要南大洋鋒面）中可分選粉砂組分平均粒徑作為近底流速的指標(biāo)，重建了南極繞極流強度的時空演變。結(jié)果表明，在南大洋印度洋扇區(qū)，跨亞南極區(qū)（SAZ）、極鋒區(qū)(PFZ)與南極區(qū)(AZ)的南極繞極流在軌道尺度上的變化具有一致性：冰期時其流速顯著增強，而間冰期較弱（圖1）。

圖1.南極繞極流在南印度洋扇區(qū)的時空演變

在此基礎(chǔ)上，研究團隊通過整合南大洋印度洋、大西洋和太平洋扇區(qū)已有的古洋流重建數(shù)據(jù)，揭示了過去一百萬年來南極繞極流的演變存在軌道尺度上反相位變化：冰期和低傾角時期，印度洋扇區(qū)的南極繞極流增強，南太平洋扇區(qū)則減弱；而在間冰期和高傾角時期，二者的變化趨勢完全相反（圖2）。結(jié)合沉積記錄與氣候模型模擬分析，研究團隊進一步解析了這一緯向不對稱變化的驅(qū)動機制，發(fā)現(xiàn)南極繞極流的時空演變可能受南半球西風(fēng)帶的強度與位置、南大洋海冰覆蓋范圍、經(jīng)向密度梯度及洋流輻合等多因素協(xié)同調(diào)控（圖3）。

圖2. 過去一百萬年以來南極繞極流的演化規(guī)律

圖3.軌道尺度上南極繞極流演變的驅(qū)動機制

這一研究成果具有深遠的科學(xué)價值和現(xiàn)實意義。在南極冰蓋穩(wěn)定性研究方面，間冰期印度洋和大西洋扇區(qū)的南極繞極流減弱，會減少了暖性繞極深層水向東南極的南向輸送，有利于東南極冰蓋的穩(wěn)定發(fā)育；而同期南太平洋扇區(qū)的南極繞極流增強，則可能增加向西南極的熱輸送，促使繞極深層水侵入羅斯海和阿蒙森海，進而可能導(dǎo)致西南極冰蓋退縮甚至崩解。在碳循環(huán)方面，冰期太平洋扇區(qū)的南極繞極流減弱，跨洋盆交換受限，抑制了水團的混合和上升流強度，促進了海洋內(nèi)部對二氧化碳的封存；間冰期時該扇區(qū)洋流增強，跨洋盆交換加劇，則有利于封存的碳釋放到大氣中，導(dǎo)致大氣二氧化碳升高。這一機制也為未來氣候預(yù)測提供了重要的科學(xué)依據(jù)：盡管現(xiàn)代氣候的邊界條件與更新世存在差異，但未來南極繞極流的增強可能會提高跨洋盆交換，進而降低南大洋對人為排放二氧化碳的碳匯效率。

《Nature Geoscience》編輯James Super與英國南極調(diào)查局張旭高級研究員對該研究給予高度評價：“這項研究，揭示了地球現(xiàn)存規(guī)模最大的洋流系統(tǒng)對氣候變化的復(fù)雜響應(yīng)機制。研究闡明海冰覆蓋范圍和大氣環(huán)流模式等當(dāng)下正發(fā)生快速變化的因素，其相互作用如何影響南極繞極流的位置與強度，為該領(lǐng)域開辟了重要的研究方向?！?/span>

在此感謝合作者的貢獻與支持，該研究得到德國科學(xué)基金會、瑞士自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院率先行動“BR”青年項目和國家自然科學(xué)基金的聯(lián)合資助。

論文引用信息：

Wu, S et al. Zonally asymmetric changes in the Antarctic Circumpolar Current strength over the past million years. Nature Geoscience (2026). https://www.nature.com/articles/s41561-025-01901-2.

Wu, S. Anti-phased changes in Antarctic Circumpolar Current strength over orbital timescales. Nature Geoscience (2026). https://doi.org/10.1038/s41561-025-01902-1.