北极"大西洋化"驱动翻转环流增强：气候变暖下AMOC（大西洋经向翻转环流）稳定性的新机制

为揭示北极气候变化对AMOC的影响，研究人员通过高分辨率海洋再分析GLORYS12，发现1993-2020年间北极"大西洋化"导致密集水源区向极地偏移，增强的北极翻转环流补偿了挪威海表面水团转化的减少，维持了格陵兰-苏格兰海脊（GSR）的稳定溢流传输。该研究证实了气候变暖背景下北部翻转环流的韧性，为AMOC稳定性预测提供新视角。

　　

北极地区正经历着全球最显著的气候变化，海冰快速消融和海水温度上升速度远超全球平均水平。这片冰封的海洋并非孤立存在，它作为大西洋经向翻转环流（AMOC）的北部终点站，其产生的密集水团对全球海洋环流具有关键作用。然而，面对快速变化的北极气候，科学家们一直存在一个悬而未决的问题：北极海洋翻转环流将如何响应？更令人担忧的是，当前气候模型对北极过程的模拟存在明显不足，特别是无法准确解析边界流中的水团转化过程。这种认知空白直接影响到对未来AMOC变化的预测可靠性，而AMOC作为地球气候系统的"传送带"，其稳定性关乎全球热量分配和气候模式。

为解开这一谜团，研究人员利用高分辨率海洋再分析数据GLORYS12（水平分辨率1/12°），结合观测验证，对1993-2020年间北欧海域和北极海洋的翻转环流进行了系统研究。这项发表在《SCIENCE ADVANCES》的重要工作，首次揭示了"大西洋化"（Atlantification）——即温暖大西洋水团北扩伴随海冰消退的现象——如何重塑北极海洋环流格局。

研究主要采用三项关键技术：1）基于密度空间的翻转环流流函数（ψ_σ）量化水团输送；2）表面浮力通量驱动的等密面水团转化（F_sfc）计算；3）跨格陵兰-苏格兰海脊（GSR）和北极门户（弗拉姆海峡与巴伦支海开口）的体积输运分析。研究还验证了ORAS5和TOPAZ4b再分析数据，并通过弗拉姆海峡纬向密度梯度观测数据（200-500米层）进行佐证。

【北欧海域密集水形成减少被北极增强所补偿】
研究发现，北欧海域表面强迫的水团转化在σ₀=27.8 kg m^-3等密面上显著减弱（趋势-0.34 Sv/十年），主要由于挪威大西洋流（NwAC）和西斯匹次卑尔根流（WSC）区域等密面露头面积减少。与此同时，北极门户的翻转环流（MOC_ARC）却增强0.6 Sv，最大转化区北移至斯瓦尔巴以北的南森海盆。这种"此消彼长"的现象使得跨GSR的密集水溢流输送（MOC_GSR）保持稳定（5.2±0.5 Sv）。

【极地偏移的密集水源区】
卫星与现场观测显示，北极"大西洋化"导致两个关键变化：巴伦支海北部和南森海盆冬季海冰覆盖率下降，使大西洋边界流直接暴露于大气；同时这些区域表面热损失增强，促进冬季对流。具体而言，2012年后斯瓦尔巴以北区域水团转化出现阶跃式增长（+0.4 Sv），而大西洋水团（AW）的极向输送量（弗拉姆海峡约2 Sv，巴伦支海开口约1.5 Sv）却保持稳定，证明转化效率提升是主因。

【变暖的密集水团】
尽管溢流量稳定，但密集水性质发生改变。法罗-设得兰海峡（FSC）溢流水温以0.08°C/十年速度上升，与弗拉姆海峡流出的上层极地深层水（σ₀=28.0-28.1 kg m^-3）变暖趋势（0.07°C/十年）一致，且存在4年滞后相关（r=0.52），证实北极改性水团对下游的持续影响。

这项研究颠覆了传统认知，证明北极翻转环流增强并非未来情景，而是正在发生的现实。其科学价值体现在三方面：首先，揭示了"大西洋化"通过改变水团转化空间格局维持AMOC稳定的新机制；其次，提出弗拉姆海峡纬向密度梯度可作为北极翻转环流的有效示踪指标；最重要的是，指出当前气候模型低估了北极过程对AMOC的调节作用。未来随着大西洋水团进一步侵入欧亚海盆，这种补偿机制可能持续强化，这对准确预测AMOC长期演变具有关键意义。该发现也为理解地质历史时期极端气候事件中海洋环流的重组提供了现代类比。