探究大洋環(huán)流與海氣相互作用關(guān)系的課件

探究大洋環(huán)流與海氣相互作用關(guān)系大洋環(huán)流系統(tǒng)是全球氣候系統(tǒng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它通過復(fù)雜的物理過程調(diào)節(jié)著地球表面的熱量和能量分布。深入理解海洋與大氣之間的相互作用，對(duì)于我們把握地球系統(tǒng)科學(xué)的基礎(chǔ)具有重要意義。海洋作為地球上最大的熱量?jī)?chǔ)存庫(kù)，吸收了大部分太陽(yáng)輻射，并通過環(huán)流系統(tǒng)將這些熱量在全球范圍內(nèi)重新分配。這種熱量的重新分配直接影響著全球各地的氣候模式和天氣系統(tǒng)。本課程將帶領(lǐng)大家深入探索大洋環(huán)流與海氣相互作用的復(fù)雜關(guān)系，揭示這一地球系統(tǒng)科學(xué)中最為關(guān)鍵的部分是如何影響我們生存的星球。課程概述大洋環(huán)流的基本原理和類型探討風(fēng)生環(huán)流和熱鹽環(huán)流的形成機(jī)制、特點(diǎn)及全球分布，分析它們?cè)诘厍蛳到y(tǒng)中的作用與影響。海洋與大氣之間的相互作用機(jī)制研究熱量、水分和動(dòng)量在海氣界面的交換過程，以及由此產(chǎn)生的各種氣候現(xiàn)象和反饋機(jī)制。研究方法與觀測(cè)技術(shù)介紹衛(wèi)星遙感、浮標(biāo)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)值模擬等現(xiàn)代海洋觀測(cè)與研究手段，以及數(shù)據(jù)分析方法。氣候變化背景下的意義與應(yīng)用討論大洋環(huán)流與海氣相互作用在當(dāng)前全球變化背景下的研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用前景。地球系統(tǒng)中的海洋71%地球表面覆蓋率海洋占據(jù)了地球表面絕大部分面積，是地球表面的主要組成部分90%+全球熱量?jī)?chǔ)存海洋吸收并儲(chǔ)存了地球系統(tǒng)中超過90%的熱量，是全球最大的熱能儲(chǔ)存庫(kù)97%水資源比例地球上絕大部分水資源都集中在海洋中，淡水僅占全球水資源的極小部分25%CO?年吸收率海洋每年吸收約四分之一的人類活動(dòng)產(chǎn)生的二氧化碳排放，減緩大氣CO?濃度上升海洋在氣候系統(tǒng)中的作用熱儲(chǔ)存與熱傳遞功能儲(chǔ)存并傳遞全球大部分熱量調(diào)節(jié)全球水循環(huán)通過蒸發(fā)與降水維持平衡碳匯與溫室氣體交換吸收并儲(chǔ)存大量CO?緩解全球氣候變化影響減緩溫度升高速度海洋巨大的熱容量使其成為地球上最重要的熱能調(diào)節(jié)器，通過環(huán)流系統(tǒng)將赤道過剩的熱量輸送到極地地區(qū)，平衡全球溫度差異。同時(shí)，海洋通過水循環(huán)和碳循環(huán)過程，在全球氣候系統(tǒng)中扮演著核心角色。海洋的這些功能共同作用，形成了一個(gè)復(fù)雜而精密的氣候調(diào)節(jié)系統(tǒng)，對(duì)維持地球適宜的生存環(huán)境至關(guān)重要。隨著全球變暖，海洋對(duì)氣候變化的緩沖作用變得尤為重要。海洋和大氣科學(xué)發(fā)展史早期航海觀測(cè)與認(rèn)識(shí)15-19世紀(jì)航海家們通過航行經(jīng)驗(yàn)積累了基礎(chǔ)的海洋知識(shí)，如墨西哥灣流的發(fā)現(xiàn)。1872年挑戰(zhàn)者號(hào)遠(yuǎn)征開啟了現(xiàn)代海洋科學(xué)研究的先河。20世紀(jì)海洋學(xué)的興起1920-1950年代，系統(tǒng)性海洋觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)逐步建立，埃克曼理論和斯沃德魯普理論等奠定了物理海洋學(xué)基礎(chǔ)。國(guó)際地球物理年(1957-1958年)促進(jìn)了全球合作研究。衛(wèi)星遙感與計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)1970年代以來，衛(wèi)星觀測(cè)技術(shù)提供了全球尺度的海洋與大氣數(shù)據(jù)。高性能計(jì)算機(jī)的發(fā)展使得復(fù)雜的海氣耦合模式成為可能，極大提升了預(yù)測(cè)能力。氣候變化背景下的新進(jìn)展21世紀(jì)，在全球變暖背景下，ARGO浮標(biāo)網(wǎng)絡(luò)、全球海洋觀測(cè)系統(tǒng)等先進(jìn)觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)建立，海洋與氣候變化研究成為熱點(diǎn)，地球系統(tǒng)科學(xué)方法得到廣泛應(yīng)用。課程研究問題大洋環(huán)流如何形成和維持？探究風(fēng)力、地球自轉(zhuǎn)、密度差異等因素如何共同作用，形成并維持復(fù)雜的大洋環(huán)流系統(tǒng)，以及這些環(huán)流的穩(wěn)定性與變異性特征。海氣相互作用的主要機(jī)制是什么？研究海洋與大氣之間熱量、水分、動(dòng)量和物質(zhì)的交換過程，以及這些交換如何影響海洋和大氣各自的狀態(tài)與變化。如何影響區(qū)域和全球氣候？分析大洋環(huán)流與海氣相互作用對(duì)厄爾尼諾、北大西洋濤動(dòng)等氣候現(xiàn)象的調(diào)控機(jī)制，及其對(duì)全球和區(qū)域氣候格局的塑造作用。未來氣候變化如何影響這些過程？探討全球變暖、極地冰蓋融化等氣候變化因素對(duì)大洋環(huán)流和海氣相互作用的潛在影響，以及可能的反饋機(jī)制與臨界狀態(tài)。關(guān)鍵概念預(yù)覽熱鹽環(huán)流與風(fēng)生環(huán)流熱鹽環(huán)流由海水密度差異驅(qū)動(dòng)，形成全球"傳送帶"，周期長(zhǎng)達(dá)千年；風(fēng)生環(huán)流由風(fēng)應(yīng)力驅(qū)動(dòng)，形成各大洋盆的表層環(huán)流系統(tǒng)，如副熱帶和副極地環(huán)流。兩者共同構(gòu)成三維大洋環(huán)流系統(tǒng)。海氣熱量和動(dòng)量交換海洋和大氣之間通過輻射、潛熱和顯熱方式交換熱量；通過風(fēng)應(yīng)力傳遞動(dòng)量，引起海面波動(dòng)和環(huán)流。這些交換過程是聯(lián)系海洋和大氣系統(tǒng)的關(guān)鍵紐帶，影響全球能量平衡。厄爾尼諾-南方震蕩(ENSO)現(xiàn)象太平洋熱帶海氣耦合系統(tǒng)的周期性振蕩，造成海溫異常、沃克環(huán)流變化和全球氣候波動(dòng)。是年際尺度上最強(qiáng)的氣候信號(hào)，對(duì)全球多地區(qū)氣候有顯著影響。海洋酸化與碳循環(huán)海洋吸收大氣CO?導(dǎo)致海水pH值下降的過程。影響海洋碳循環(huán)和生態(tài)系統(tǒng)，特別是鈣化生物。與大洋環(huán)流密切相關(guān)，因?yàn)榄h(huán)流影響CO?的吸收、運(yùn)輸和儲(chǔ)存過程。學(xué)科交叉性物理海洋學(xué)與氣象學(xué)研究海洋流體動(dòng)力學(xué)與大氣動(dòng)力學(xué)的相互作用，形成天氣和氣候系統(tǒng)的基礎(chǔ)學(xué)科。包括波浪理論、地轉(zhuǎn)流動(dòng)力學(xué)、邊界層物理等共同問題。海洋化學(xué)與生物地球化學(xué)研究海洋中的化學(xué)過程及其與生物活動(dòng)的相互關(guān)系，如碳循環(huán)、氮循環(huán)等元素循環(huán)過程，與環(huán)流密切相關(guān)。氣候動(dòng)力學(xué)與模擬預(yù)測(cè)結(jié)合海洋和大氣過程構(gòu)建氣候系統(tǒng)模型，研究氣候變化機(jī)理并進(jìn)行未來預(yù)測(cè)，是當(dāng)代地球科學(xué)的前沿領(lǐng)域。多尺度相互作用研究從微觀湍流到全球環(huán)流，研究不同時(shí)空尺度海氣過程的相互影響，探索尺度轉(zhuǎn)換與能量級(jí)聯(lián)機(jī)制。大洋環(huán)流基礎(chǔ)驅(qū)動(dòng)機(jī)制風(fēng)力、熱差與鹽度差異共同作用垂直結(jié)構(gòu)表層環(huán)流與深層環(huán)流相互聯(lián)系全球傳送帶連接各大洋的環(huán)流系統(tǒng)時(shí)空尺度從局地到全球，從天到千年的變化大洋環(huán)流是地球上最大尺度的流體運(yùn)動(dòng)，由多種力量共同驅(qū)動(dòng)。表層環(huán)流主要受風(fēng)應(yīng)力驅(qū)動(dòng)，形成各大洋的環(huán)流系統(tǒng)；而深層環(huán)流則主要由海水密度差異引起，構(gòu)成三維立體的環(huán)流網(wǎng)絡(luò)。全球傳送帶概念描述了一個(gè)連接全球各大洋的巨大環(huán)流系統(tǒng)，它從熱帶表層向極地輸送熱量，在極地下沉后再通過深層返回。這一過程在調(diào)節(jié)全球能量分布中扮演著至關(guān)重要的角色，影響著從季節(jié)變化到千年尺度的氣候波動(dòng)。表層海洋環(huán)流風(fēng)生環(huán)流與艾克曼傳輸表層海洋環(huán)流主要由風(fēng)應(yīng)力驅(qū)動(dòng)，通過艾克曼傳輸機(jī)制，在北半球產(chǎn)生向右偏轉(zhuǎn)的表層流，形成大尺度的環(huán)流系統(tǒng)。這一過程是副熱帶和副極地環(huán)流形成的基礎(chǔ)。主要洋流系統(tǒng)分布全球海洋形成了多個(gè)大型洋流系統(tǒng)，包括各大洋的副熱帶環(huán)流和副極地環(huán)流。這些環(huán)流系統(tǒng)構(gòu)成了全球海洋表層水體運(yùn)動(dòng)的主要框架，對(duì)全球熱量分布至關(guān)重要。西邊界流增強(qiáng)現(xiàn)象由于地球旋轉(zhuǎn)和陸地邊界作用，各大洋西邊界形成了強(qiáng)勁的流速異常，如墨西哥灣流和日本黑潮。這些西邊界流的速度和流量遠(yuǎn)超東邊界流，是海洋環(huán)流的重要特征。中尺度渦旋與環(huán)流變異海洋中存在大量直徑50-200公里的中尺度渦旋，類似于大氣中的高低壓系統(tǒng)。這些渦旋攜帶大量能量和物質(zhì)，對(duì)大尺度環(huán)流的變異和能量傳輸具有重要影響。北大西洋環(huán)流系統(tǒng)墨西哥灣流北大西洋最強(qiáng)勁的洋流，流速最高可達(dá)2.5米/秒，攜帶大量熱量向北輸送，影響整個(gè)北大西洋氣候。北大西洋漂流灣流向東北延伸形成的洋流，為西歐地區(qū)帶來溫暖氣候，使其溫度顯著高于同緯度地區(qū)。拉布拉多海流自北向南的寒流，攜帶北極冷水南下，與暖流交匯處形成豐富漁場(chǎng)和頻繁的霧區(qū)。影響歐洲氣候這一環(huán)流系統(tǒng)每年向北輸送超過1.2PW的熱量，使得西歐溫度比同緯度的北美東岸高約5-10°C。太平洋環(huán)流系統(tǒng)北太平洋環(huán)流北太平洋由副熱帶環(huán)流主導(dǎo)，庫(kù)羅休流（日本黑潮）作為其西邊界流，是世界上最強(qiáng)大的洋流之一，流量約50-60百萬(wàn)立方米/秒。與大西洋灣流類似，庫(kù)羅休攜帶大量熱量向北，影響東亞和北美西海岸氣候。北太平洋環(huán)流的東邊界是加利福尼亞寒流，它攜帶冷水南下，使美國(guó)西海岸氣候溫和，常年有霧。赤道太平洋系統(tǒng)赤道太平洋的環(huán)流系統(tǒng)包括向西的南赤道流和北赤道流，以及它們之間向東流動(dòng)的赤道反流。這一系統(tǒng)受季風(fēng)影響顯著，且是厄爾尼諾-南方震蕩現(xiàn)象發(fā)生的主要區(qū)域。南太平洋環(huán)流包括秘魯寒流（洪堡德寒流），它是世界上最重要的上升流區(qū)域之一，具有極高的生物生產(chǎn)力，支撐著重要的漁業(yè)資源。印度尼西亞貫穿流太平洋和印度洋之間的唯一直接連接通道，年平均流量約10-15百萬(wàn)立方米/秒。它將太平洋的水輸送到印度洋，是全球熱量和鹽度平衡的重要組成部分。印度尼西亞貫穿流的強(qiáng)度受厄爾尼諾現(xiàn)象顯著影響，在厄爾尼諾年通常減弱，拉尼娜年增強(qiáng)，對(duì)兩大洋的熱量交換有重要調(diào)節(jié)作用。印度洋環(huán)流系統(tǒng)季風(fēng)驅(qū)動(dòng)的季節(jié)性變化印度洋環(huán)流受季風(fēng)氣候強(qiáng)烈影響，表現(xiàn)出明顯的季節(jié)性反轉(zhuǎn)現(xiàn)象索馬里海流的季節(jié)反轉(zhuǎn)夏季西南風(fēng)驅(qū)動(dòng)強(qiáng)烈北向流，冬季東北風(fēng)驅(qū)動(dòng)南向流赤道印度洋的特殊環(huán)流模式出現(xiàn)懷亞特噴流和赤道潛流等獨(dú)特環(huán)流結(jié)構(gòu)印度洋偶極子(IOD)現(xiàn)象東西向海溫異常模態(tài)，影響周邊國(guó)家降水和氣候印度洋環(huán)流系統(tǒng)是全球唯一一個(gè)受季風(fēng)氣候主導(dǎo)的大洋環(huán)流，表現(xiàn)出獨(dú)特的季節(jié)性變化特征。在夏季，西南季風(fēng)驅(qū)動(dòng)索馬里海流向北流動(dòng)，形成強(qiáng)大的上升流區(qū)；而在冬季，東北季風(fēng)則使其反轉(zhuǎn)向南。印度洋偶極子現(xiàn)象是該區(qū)域重要的年際變化模態(tài)，類似于太平洋的厄爾尼諾現(xiàn)象，但有其獨(dú)特的形成機(jī)制和影響范圍。它與季風(fēng)強(qiáng)度、非洲和亞洲降水以及全球氣候都有密切聯(lián)系。南大洋環(huán)流特征南極環(huán)流(ACC)系統(tǒng)南大洋最顯著的特征是繞南極大陸連續(xù)流動(dòng)的南極環(huán)流，這是地球上唯一一個(gè)環(huán)繞全球的洋流系統(tǒng)，連接了太平洋、大西洋和印度洋的深層水體，促進(jìn)全球海洋的水團(tuán)交換。全球最強(qiáng)大的洋流南極環(huán)流是地球上體積輸送量最大的洋流系統(tǒng)，通過德雷克海峽的流量約為150百萬(wàn)立方米每秒（150Sv），相當(dāng)于600個(gè)亞馬遜河的流量，攜帶著巨大的動(dòng)能和熱量。無(wú)陸地阻擋的獨(dú)特地理特征南大洋周圍沒有東西向的陸地阻擋，使得風(fēng)驅(qū)動(dòng)的環(huán)流可以無(wú)阻礙地繞極流動(dòng)，形成了與其他大洋截然不同的環(huán)流結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)特性，維持了強(qiáng)勁的緯向流。在全球熱量傳輸中的樞紐作用南大洋是連接全球熱量傳輸"傳送帶"的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過上升流和下沉流過程，控制著全球深層環(huán)流的強(qiáng)度和模式，對(duì)調(diào)節(jié)全球氣候系統(tǒng)具有舉足輕重的作用。熱鹽環(huán)流"全球傳送帶"概念熱鹽環(huán)流形成了連接各大洋的"全球傳送帶"系統(tǒng)，這一概念由海洋學(xué)家布羅克提出，描述了一個(gè)貫穿全球海洋的巨大環(huán)流系統(tǒng)。它將熱帶表層溫暖水體向極地輸送，在高緯度地區(qū)冷卻后下沉，再通過深層洋流返回，完成一個(gè)完整循環(huán)需要約1000-2000年。深層水形成區(qū)域全球深層水主要在幾個(gè)關(guān)鍵區(qū)域形成：北大西洋的格陵蘭海和拉布拉多海，以及南大洋的羅斯海和威德爾海。這些區(qū)域的海水在冬季強(qiáng)烈冷卻，有時(shí)伴隨海冰形成增加鹽度，使海水密度增大而下沉，驅(qū)動(dòng)全球深層環(huán)流。經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流(MOC)是描述熱鹽環(huán)流垂直結(jié)構(gòu)的重要概念，它表示在南北方向上的海水翻轉(zhuǎn)循環(huán)。大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流(AMOC)尤為重要，它將熱帶暖水向北輸送，在北大西洋形成深層水后向南回流，對(duì)歐洲氣候有決定性影響。北大西洋深層水形成高緯度海水冷卻在格陵蘭海與拉布拉多海地區(qū)，冬季海面強(qiáng)烈冷卻，海水溫度接近冰點(diǎn)，密度顯著增加。這些區(qū)域由于灣流和北大西洋漂流帶來的暖水，表層鹽度相對(duì)較高，有利于深層對(duì)流的發(fā)生。深層對(duì)流發(fā)生當(dāng)表層水體密度超過下層水體時(shí)，觸發(fā)深層對(duì)流過程，形成深度可達(dá)1000-2000米的對(duì)流柱。這種垂直混合過程主要發(fā)生在冬季風(fēng)暴頻繁的時(shí)期，將大量氧氣和人類活動(dòng)產(chǎn)生的信號(hào)物質(zhì)帶入深海。深層水?dāng)U散與輸送新形成的北大西洋深層水(NADW)沿海底向南擴(kuò)散，年形成率約15-20百萬(wàn)立方米/秒。這些水體富含氧氣，溫度約2-4℃，鹽度約34.9-35.0，是全球深層環(huán)流的主要驅(qū)動(dòng)力之一。全球影響北大西洋深層水的形成直接驅(qū)動(dòng)大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流(AMOC)，調(diào)節(jié)北半球氣候。研究表明，冰期時(shí)NADW形成減弱，是引起重大氣候變化的關(guān)鍵因素之一。在當(dāng)前全球變暖背景下，格陵蘭冰蓋融水可能影響深層水形成過程。南極底層水形成關(guān)鍵形成區(qū)域南極底層水主要在羅斯海和威德爾海陸架區(qū)形成，這些區(qū)域?qū)掗煹年懠芎蜆O端低溫環(huán)境為底層水形成提供了理想條件。海冰生成與鹽度增加南極沿岸冬季海冰形成過程中，鹽分被排出，使海水鹽度顯著增加。特別是在多年冰架下的冰下水形成過程中，由于持續(xù)結(jié)冰，海水鹽度可達(dá)34.7‰以上。全球最冷最重的水體南極底層水溫度接近結(jié)冰點(diǎn)（約-1.9°C），密度最大，是全球海洋中最重的水體。這些水體沿海底向北流動(dòng)，甚至可以越過赤道到達(dá)北半球。全球深海環(huán)流的關(guān)鍵因素南極底層水的形成是驅(qū)動(dòng)全球深層環(huán)流的重要機(jī)制之一，年形成率約10-15百萬(wàn)立方米/秒。它不僅影響全球熱量分布，還對(duì)海洋碳儲(chǔ)存和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)具有重要作用。大洋環(huán)流的三維結(jié)構(gòu)垂直結(jié)構(gòu)聯(lián)系表層、中層與深層環(huán)流相互連接垂直運(yùn)動(dòng)區(qū)域上升流與下沉流形成循環(huán)鏈條環(huán)流系統(tǒng)相互作用風(fēng)生環(huán)流與熱鹽環(huán)流相互影響立體概念模型全球傳送帶的三維完整表達(dá)大洋環(huán)流是一個(gè)復(fù)雜的三維系統(tǒng)，不僅包括水平方向的流動(dòng)，還有垂直方向的上升和下沉過程。表層環(huán)流主要由風(fēng)應(yīng)力驅(qū)動(dòng)，形成各大洋盆的環(huán)流系統(tǒng)；中層環(huán)流包括次表層流和中層水的輸送；深層環(huán)流則主要由密度差異驅(qū)動(dòng)，構(gòu)成全球"傳送帶"的主體。這三個(gè)層次的環(huán)流并非獨(dú)立存在，而是通過上升流和下沉流緊密相連。例如，南大洋的強(qiáng)烈上升流將深層水帶到表層，與風(fēng)驅(qū)動(dòng)的環(huán)流相互作用，形成了全球環(huán)流的關(guān)鍵鏈接點(diǎn)。這種垂直聯(lián)系使得海洋能夠在不同深度之間傳遞熱量、鹽度、溶解氣體和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。大洋環(huán)流的能量來源1TW風(fēng)應(yīng)力輸入風(fēng)對(duì)海面的作用力是表層環(huán)流的主要能量來源，全球風(fēng)場(chǎng)向海洋輸入約1太瓦能量1TW潮汐混合月球和太陽(yáng)引力產(chǎn)生的潮汐運(yùn)動(dòng)，通過在海底地形處的混合提供約1太瓦能量2PW熱通量海-氣界面的熱量交換驅(qū)動(dòng)熱鹽環(huán)流，特別是高緯度地區(qū)的熱量損失65%能量轉(zhuǎn)化效率輸入海洋的機(jī)械能中約65%最終轉(zhuǎn)化為環(huán)流的動(dòng)能，支持全球環(huán)流系統(tǒng)大洋環(huán)流的維持需要持續(xù)的能量輸入。風(fēng)應(yīng)力是表層環(huán)流最直接的能量來源，特別是在西邊界流區(qū)域，風(fēng)場(chǎng)輸入的能量被顯著放大。此外，潮汐在海底地形復(fù)雜區(qū)域產(chǎn)生強(qiáng)烈混合，為深層環(huán)流提供了重要的能量支持。熱量和淡水通量通過改變海水密度，驅(qū)動(dòng)熱鹽環(huán)流系統(tǒng)。盡管其機(jī)械能轉(zhuǎn)換效率較低，但由于全球海-氣界面熱交換總量巨大，成為維持千年尺度深層環(huán)流的根本能量來源。這些不同來源的能量共同維持著全球海洋的持續(xù)運(yùn)動(dòng)。大洋環(huán)流變異季節(jié)性變化特征受太陽(yáng)輻射季節(jié)變化影響，環(huán)流強(qiáng)度和位置表現(xiàn)出顯著的年周期變化。如北太平洋環(huán)流在冬季增強(qiáng)20-30%，印度洋季風(fēng)環(huán)流完全反轉(zhuǎn)方向，赤道太平洋季風(fēng)槽位置南北移動(dòng)。年際與年代際振蕩厄爾尼諾-南方震蕩(ENSO)引起的太平洋環(huán)流3-7年周期變化；太平洋十年際震蕩(PDO)和大西洋多年代際振蕩(AMO)造成的20-70年尺度變異；北大西洋濤動(dòng)(NAO)對(duì)大西洋環(huán)流的影響。長(zhǎng)期趨勢(shì)與氣候變化響應(yīng)觀測(cè)表明大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流(AMOC)過去幾十年可能減弱了10-15%；副熱帶環(huán)流在全球變暖背景下有增強(qiáng)和向極移動(dòng)趨勢(shì)；南極環(huán)流受南半球西風(fēng)增強(qiáng)影響逐漸增強(qiáng)。古氣候記錄中的環(huán)流變異深海沉積物、冰芯和珊瑚等古氣候代用指標(biāo)記錄顯示，末次冰期大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流曾多次出現(xiàn)急劇變化，與丹斯加德-奧施格事件等快速氣候變化事件密切相關(guān)。環(huán)流觀測(cè)技術(shù)衛(wèi)星高度計(jì)衛(wèi)星高度計(jì)測(cè)量海面高度，通過地轉(zhuǎn)平衡關(guān)系反演表層流速場(chǎng)。自1992年TOPEX/Poseidon以來，連續(xù)的高度計(jì)觀測(cè)提供了近30年的全球海面高度和表層環(huán)流數(shù)據(jù)。Jason系列衛(wèi)星可實(shí)現(xiàn)約±2厘米的高度測(cè)量精度，能夠分辨中尺度渦旋特征。最新的SWOT任務(wù)將首次提供寬幅二維海面高度觀測(cè)，顯著提升小尺度過程觀測(cè)能力。ARGO浮標(biāo)網(wǎng)絡(luò)全球約4000個(gè)自動(dòng)剖面浮標(biāo)組成的觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)，每10天完成一次深度2000米的溫鹽剖面觀測(cè)，并提供中層流速信息。自2000年以來，已記錄超過200萬(wàn)個(gè)溫鹽剖面，革命性地提升了全球海洋內(nèi)部結(jié)構(gòu)的觀測(cè)能力。新一代DeepARGO浮標(biāo)可觀測(cè)到6000米深度，未來將填補(bǔ)深海觀測(cè)的空白?，F(xiàn)場(chǎng)錨系觀測(cè)包括RAPID/MOCHA監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過在大西洋26.5°N布置的多個(gè)錨系站，連續(xù)監(jiān)測(cè)大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流(AMOC)強(qiáng)度。自2004年起已提供近20年的連續(xù)觀測(cè)，記錄了AMOC的季節(jié)至年代際變化。全球熱帶系泊浮標(biāo)陣列(TAO/TRITON、PIRATA、RAMA)為關(guān)鍵海區(qū)提供高時(shí)間分辨率的海洋和大氣參數(shù)觀測(cè)。環(huán)流數(shù)值模擬海洋環(huán)流模式發(fā)展歷程自1969年Bryan和Cox開發(fā)第一個(gè)全球海洋環(huán)流模式以來，海洋模式經(jīng)歷了從簡(jiǎn)化的準(zhǔn)地轉(zhuǎn)模式到復(fù)雜的原始方程模式的演變。如今，先進(jìn)的海洋模式已能夠模擬從湍流混合到全球環(huán)流的多尺度過程，包括潮汐、內(nèi)波和中尺度渦等復(fù)雜現(xiàn)象。分辨率與精度全球模式分辨率從早期的幾百公里提高到如今的渦分辨模式（約10公里）和次中尺度分辨模式（約1公里）。高分辨率使模式能夠明確模擬西邊界流、中尺度渦和上升流等關(guān)鍵過程，而不再依賴于過度簡(jiǎn)化的參數(shù)化方案，顯著提升了模擬的真實(shí)性。耦合模式現(xiàn)代海氣耦合模式將海洋、大氣、海冰和陸面等組分緊密耦合，能夠模擬復(fù)雜的海氣相互作用過程。這些模式是氣候預(yù)測(cè)和氣候變化研究的核心工具，如IPCC評(píng)估中使用的CMIP6模式，可模擬海氣系統(tǒng)的年代際變率和氣候變化響應(yīng)。不確定性來源模式預(yù)測(cè)的不確定性主要來自初始條件誤差、參數(shù)化方案簡(jiǎn)化和模式系統(tǒng)的內(nèi)在可預(yù)報(bào)性限制。特別是對(duì)于海洋深層環(huán)流和經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流的長(zhǎng)期變化，不同模式間存在顯著分歧，反映了我們對(duì)這些過程理解的局限性。海氣相互作用基礎(chǔ)海氣界面交換過程海氣界面是聯(lián)系海洋和大氣系統(tǒng)的關(guān)鍵邊界能量交換通過輻射、潛熱和顯熱方式進(jìn)行熱量傳遞質(zhì)量交換水汽、氣體和氣溶膠等物質(zhì)的雙向傳輸動(dòng)量交換風(fēng)應(yīng)力驅(qū)動(dòng)海洋表層運(yùn)動(dòng)海氣相互作用是連接海洋和大氣這兩個(gè)巨大流體系統(tǒng)的關(guān)鍵過程。這些過程在全球氣候系統(tǒng)中扮演著核心角色，調(diào)節(jié)著全球能量、水分和碳等物質(zhì)的循環(huán)。海氣界面是一個(gè)極其活躍的區(qū)域，不斷發(fā)生著能量、質(zhì)量和動(dòng)量的交換。這些交換過程形成了復(fù)雜的反饋機(jī)制，例如，海洋溫度影響大氣環(huán)流，而大氣環(huán)流又通過風(fēng)應(yīng)力和熱通量改變海洋狀態(tài)。這種雙向耦合過程在從日變化到千年尺度的各種時(shí)間尺度上都存在，構(gòu)成了全球氣候系統(tǒng)變率的基礎(chǔ)。海氣熱量交換輻射平衡短波吸收與長(zhǎng)波輻射的動(dòng)態(tài)平衡顯熱通量直接導(dǎo)熱傳遞的溫度能量交換潛熱通量蒸發(fā)凝結(jié)過程中的熱量轉(zhuǎn)移全球熱量收支海洋在全球熱量傳輸中的主導(dǎo)作用海洋吸收了大部分到達(dá)地球表面的太陽(yáng)短波輻射，同時(shí)通過長(zhǎng)波輻射、顯熱和潛熱向大氣釋放熱量。這種熱量交換是全球能量平衡的核心組成部分。在熱帶地區(qū)，海洋吸收的熱量超過釋放的熱量，而在高緯度地區(qū)則相反，這種不平衡驅(qū)動(dòng)了全球尺度的熱量傳輸。潛熱通量是海氣熱量交換的主要方式，全球海洋每年通過蒸發(fā)向大氣傳遞約80瓦特/平方米的熱量。這一過程不僅傳遞熱量，還將水汽輸送到大氣中，驅(qū)動(dòng)全球水循環(huán)。海洋表層溫度的變化直接影響大氣溫度和穩(wěn)定性，進(jìn)而影響局地和全球氣候模式。海氣動(dòng)量交換風(fēng)應(yīng)力與海面粗糙度風(fēng)對(duì)海面的摩擦力是海氣間最直接的動(dòng)量交換形式，其強(qiáng)度取決于風(fēng)速和海面粗糙度。隨著風(fēng)速增加，海面粗糙度也增加，形成正反饋機(jī)制。風(fēng)應(yīng)力計(jì)算通常采用拖曳系數(shù)公式：τ=ρCdU2，其中ρ為空氣密度，Cd為拖曳系數(shù)，U為風(fēng)速。在強(qiáng)風(fēng)條件下，如熱帶氣旋內(nèi)，海面粗糙度增加導(dǎo)致拖曳系數(shù)顯著變化，這一過程對(duì)正確模擬極端天氣事件至關(guān)重要。波浪生成與能量傳遞風(fēng)吹過海面首先生成小尺度毛細(xì)波，隨著持續(xù)的能量輸入，波浪逐漸增長(zhǎng)為重力波。波浪不僅儲(chǔ)存了風(fēng)傳遞的能量，還能將能量傳遞到深層海洋。全球海洋波浪場(chǎng)儲(chǔ)存的能量約為2×10^17焦耳，年周轉(zhuǎn)率約600次。波浪破碎過程是小尺度湍流混合的重要能量來源，影響上層海洋的熱量和物質(zhì)分布。此外，波浪與海流相互作用產(chǎn)生斯托克斯漂流，對(duì)表層物質(zhì)輸運(yùn)有重要影響。艾克曼層動(dòng)力學(xué)由于地球自轉(zhuǎn)的科里奧利效應(yīng)，風(fēng)應(yīng)力在海洋表層產(chǎn)生的流動(dòng)在北半球向右偏轉(zhuǎn)（南半球向左），形成艾克曼螺旋結(jié)構(gòu)。表層平均輸運(yùn)方向與風(fēng)向成90度角，稱為艾克曼輸運(yùn)。這一機(jī)制是大洋環(huán)流形成的基礎(chǔ)，也導(dǎo)致了上升流和下沉流區(qū)域的形成。艾克曼抽吸過程決定了主要上升流區(qū)的位置和強(qiáng)度，如赤道上升流和沿岸上升流，這些區(qū)域往往具有高生產(chǎn)力，支持了豐富的海洋生態(tài)系統(tǒng)。海氣淡水交換降水與蒸發(fā)平衡全球海洋表面的蒸發(fā)和降水構(gòu)成了復(fù)雜的平衡關(guān)系。熱帶和副熱帶海域蒸發(fā)超過降水(E>P)，形成高鹽度區(qū)域；而赤道和高緯度地區(qū)降水超過蒸發(fā)(P>E)，形成低鹽度區(qū)域。這種不平衡驅(qū)動(dòng)了海洋中的鹽度分布和部分熱鹽環(huán)流。河流輸入與海冰過程全球每年約有4萬(wàn)億立方米淡水通過河流流入海洋，主要集中在近岸區(qū)域，形成鹽度鋒面和特殊水團(tuán)。海冰的凍結(jié)-融化循環(huán)也是極地海區(qū)淡水循環(huán)的重要組成部分，海冰凍結(jié)排出鹽分增加下層水體密度，而融化則增加表層淡水。鹽度變化對(duì)環(huán)流的影響海水鹽度直接影響密度分布，進(jìn)而影響熱鹽環(huán)流的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。研究表明，極地地區(qū)淡水輸入增加可能導(dǎo)致深層水形成減弱，影響全球"傳送帶"的運(yùn)行。北大西洋尤其敏感，因?yàn)樵搮^(qū)域深層水形成高度依賴于適宜的鹽度條件。全球水循環(huán)中的海洋角色海洋是全球水循環(huán)的主要驅(qū)動(dòng)力，提供了約86%的大氣水汽。海氣之間的水汽交換強(qiáng)度每年超過5000億立方米，是河流總流量的12倍以上。氣候變化背景下，全球水循環(huán)強(qiáng)度預(yù)計(jì)將增加7-8%/°C，可能加劇極端降水和干旱事件。ENSO現(xiàn)象與機(jī)制厄爾尼諾與拉尼娜位相厄爾尼諾-南方震蕩(ENSO)是全球最顯著的年際氣候信號(hào)，由赤道太平洋海氣相互作用產(chǎn)生。厄爾尼諾期間，赤道太平洋東部和中部海溫異常升高，表現(xiàn)為暖位相；拉尼娜則相反，表現(xiàn)為異常冷的海溫，是ENSO的冷位相。典型的ENSO事件持續(xù)9-12個(gè)月，每3-7年發(fā)生一次。厄爾尼諾期間赤道太平洋東部海溫可升高1-3°C，引起全球多地降水和溫度異常。沃克環(huán)流與南方震蕩沃克環(huán)流是太平洋上的東西向大氣環(huán)流，由西太平洋暖池上升氣流和東太平洋下沉氣流組成。南方震蕩指東西太平洋氣壓的蹺蹺板式波動(dòng)，可用塔希提與達(dá)爾文站氣壓差表示(SOI指數(shù))。厄爾尼諾期間沃克環(huán)流減弱或倒置，拉尼娜期間則增強(qiáng)。這種大氣環(huán)流變化直接影響全球多地的天氣模式，造成干旱、洪水等極端氣候事件。振蕩機(jī)制與預(yù)測(cè)ENSO的核心機(jī)制包括比約克內(nèi)斯正反饋(增強(qiáng)初始異常)和延遲振蕩器機(jī)制(最終導(dǎo)致位相轉(zhuǎn)換)。海洋錘斯比波在正反饋過程中傳遞信號(hào)，而儲(chǔ)存在西太平洋的熱含量異常為延遲振蕩提供條件。盡管ENSO預(yù)測(cè)取得進(jìn)展，但仍存在"春季預(yù)測(cè)障礙"問題，限制了長(zhǎng)期預(yù)報(bào)能力。最新研究關(guān)注ENSO的多樣性(如中太平洋型厄爾尼諾)和在氣候變化背景下的變化趨勢(shì)。北大西洋濤動(dòng)(NAO)正位相特征北大西洋濤動(dòng)(NAO)正位相時(shí)，冰島低壓和亞速爾高壓都增強(qiáng)，氣壓梯度加大。這導(dǎo)致西風(fēng)帶北移并增強(qiáng)，使北歐和斯堪的納維亞地區(qū)變得更加溫暖濕潤(rùn)，而地中海地區(qū)則變得干燥。北美東岸通常冬季溫和，但偶爾會(huì)有寒流入侵。海洋方面，墨西哥灣流增強(qiáng)，北大西洋表層混合層加深。負(fù)位相特征NAO負(fù)位相時(shí)，冰島低壓和亞速爾高壓都減弱，氣壓梯度減小。西風(fēng)帶南移并減弱，北歐和斯堪的納維亞地區(qū)變得更加寒冷干燥，而地中海地區(qū)則多雨。北美東岸往往經(jīng)歷寒冷的冬季，伴隨著頻繁的冷空氣南下。海洋上，墨西哥灣流減弱，北大西洋混合層變淺，潛在影響深層水形成過程。氣候影響與預(yù)測(cè)NAO是北半球冬季氣候變率的主導(dǎo)模態(tài)之一，對(duì)歐洲和北美氣候有顯著影響。它影響風(fēng)暴路徑、降水分布、極端溫度事件頻率和強(qiáng)度。NAO指數(shù)通常用冰島與亞速爾群島或葡萄牙里斯本的海平面氣壓差表示。盡管NAO主要是大氣內(nèi)部變率的結(jié)果，但研究表明海洋可能在年代際時(shí)間尺度上提供記憶效應(yīng)，增強(qiáng)NAO的可預(yù)測(cè)性。太平洋十年際震蕩(PDO)太平洋十年際震蕩(PDO)是北太平洋海溫的主導(dǎo)變率模態(tài)，特征為北太平洋中部海溫與北美沿岸海溫的反相變化。PDO具有顯著的年代際變化特征，典型周期為20-30年，這與ENSO的年際變化(3-7年)形成鮮明對(duì)比。PDO正位相時(shí)，北太平洋中部海溫偏冷，而北美西海岸海溫偏暖；負(fù)位相則相反。這種模態(tài)影響北太平洋環(huán)流、風(fēng)場(chǎng)分布和上升流強(qiáng)度，進(jìn)而影響海洋生態(tài)系統(tǒng)和漁業(yè)資源。特別是阿拉斯加鮭魚和沙丁魚等商業(yè)魚類種群的豐度與PDO位相緊密相關(guān)。PDO與ENSO存在復(fù)雜的相互關(guān)系，ENSO事件可能觸發(fā)PDO位相轉(zhuǎn)變，而PDO位相又可能影響ENSO事件的強(qiáng)度和影響。PDO對(duì)北美氣候有顯著影響，正位相時(shí)美國(guó)西南部和墨西哥偏干，而太平洋西北地區(qū)和加拿大偏濕；負(fù)位相則相反。印度洋偶極子(IOD)東西向海溫異常模態(tài)印度洋偶極子是印度洋熱帶海溫的年際變化模態(tài)，特征為東西向的海溫異常偶極分布。形成機(jī)制與季風(fēng)與赤道印度洋風(fēng)場(chǎng)異常和溫躍層深度變化緊密相關(guān)，并受季風(fēng)系統(tǒng)影響。氣候影響范圍影響東非、南亞和澳大利亞等地區(qū)的降水模式和極端氣候事件。與ENSO的關(guān)系雖與ENSO有一定聯(lián)系，但possesses獨(dú)立的發(fā)展機(jī)制和氣候影響。正位相IOD表現(xiàn)為印度洋西部異常增暖，東部異常降溫，伴隨赤道印度洋異常東風(fēng)；負(fù)位相則相反。IOD主要在6-11月發(fā)展，通常在11-12月隨印度洋季風(fēng)轉(zhuǎn)換而衰減。IOD的強(qiáng)度可用印度洋偶極子指數(shù)(DMI)表示，即西部(50°E-70°E,10°S-10°N)與東部(90°E-110°E,10°S-0°)海溫異常的差值。正位相IOD通常導(dǎo)致東非降水增加，甚至引發(fā)洪水，而印度尼西亞和澳大利亞北部則降水減少，增加干旱和森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。1997年、2006年和2019年的強(qiáng)正位相IOD事件都與嚴(yán)重區(qū)域氣候異常相關(guān)。負(fù)位相則產(chǎn)生相反的氣候影響。熱帶氣旋與海洋相互作用海洋熱含量的關(guān)鍵作用熱帶氣旋強(qiáng)度直接受海洋上層熱含量影響，通常需要高于26°C的海溫和至少60米深的暖水層才能維持和增強(qiáng)。熱含量不足是氣旋減弱的主要原因之一。海洋熱含量指數(shù)(TCHP)是預(yù)測(cè)氣旋強(qiáng)度變化的重要參數(shù)，超過100kJ/cm2時(shí)可支持強(qiáng)熱帶氣旋發(fā)展。氣旋引起的海洋響應(yīng)強(qiáng)熱帶氣旋經(jīng)過時(shí)，通過強(qiáng)風(fēng)應(yīng)力和上混合作用使海洋表層降溫1-6°C，形成寬度達(dá)數(shù)百公里的冷渦。這種冷渦可持續(xù)數(shù)周至數(shù)月，影響海洋生態(tài)系統(tǒng)。同時(shí)，氣旋風(fēng)場(chǎng)引起的渦度輸入會(huì)產(chǎn)生近慣性內(nèi)波，增強(qiáng)深層混合，將熱量和營(yíng)養(yǎng)物垂直輸運(yùn)。反饋機(jī)制與強(qiáng)度變化熱帶氣旋與海洋之間存在負(fù)反饋關(guān)系：氣旋引起的海表冷卻會(huì)削弱氣旋強(qiáng)度，這種"冷尾跡"效應(yīng)是限制氣旋發(fā)展的自然機(jī)制。然而，在暖水層特別厚或有暖流存在的區(qū)域，這種負(fù)反饋減弱，有利于超強(qiáng)颶風(fēng)形成。多個(gè)氣旋沿相似路徑連續(xù)經(jīng)過時(shí)，后續(xù)氣旋可能因冷尾跡效應(yīng)而顯著減弱。氣候變暖影響氣候變暖導(dǎo)致海洋上層熱含量增加，理論上有利于更強(qiáng)的熱帶氣旋。研究表明，過去40年來，全球熱帶氣旋強(qiáng)度呈增加趨勢(shì)，特別是達(dá)到四級(jí)和五級(jí)的超強(qiáng)颶風(fēng)比例增加。同時(shí)，熱帶氣旋有向極移動(dòng)的趨勢(shì)，可能擴(kuò)大其影響范圍。海平面上升則加劇了氣旋帶來的風(fēng)暴潮風(fēng)險(xiǎn)。季風(fēng)系統(tǒng)與海洋相互作用亞洲季風(fēng)與印度洋亞洲季風(fēng)系統(tǒng)與印度洋之間存在密切的相互作用關(guān)系。印度洋的海溫分布直接影響季風(fēng)環(huán)流的建立和強(qiáng)度。夏季，印度洋北部變暖形成低壓，與高原加熱共同驅(qū)動(dòng)強(qiáng)勁的西南季風(fēng)。海陸溫差是季風(fēng)形成的根本驅(qū)動(dòng)力，而海溫異常則調(diào)節(jié)季風(fēng)強(qiáng)度的年際變化。西非季風(fēng)與大西洋西非季風(fēng)受幾內(nèi)亞灣海溫狀況顯著影響。海溫異常通過改變海陸溫差和大氣穩(wěn)定性影響季風(fēng)強(qiáng)度和降水分布。熱帶大西洋南北半球間的海溫梯度異常(大西洋經(jīng)向模態(tài))與薩赫勒地區(qū)降水緊密相關(guān)，是預(yù)測(cè)西非季風(fēng)強(qiáng)度的重要指標(biāo)。季風(fēng)強(qiáng)度預(yù)測(cè)挑戰(zhàn)季風(fēng)系統(tǒng)受多種因素影響，包括海溫、雪蓋、土壤濕度等，具有復(fù)雜的非線性特性，增加了預(yù)測(cè)難度。盡管利用海溫前期信號(hào)有一定預(yù)測(cè)能力，但準(zhǔn)確預(yù)報(bào)季風(fēng)的長(zhǎng)期變化仍面臨挑戰(zhàn)。印度夏季季風(fēng)與厄爾尼諾和IOD的關(guān)系在近期出現(xiàn)變化，可能與全球變暖有關(guān)。反饋與調(diào)節(jié)作用季風(fēng)和海洋之間存在雙向反饋機(jī)制。季風(fēng)風(fēng)場(chǎng)改變海洋混合層特性和環(huán)流模式，而這些變化反過來又影響大氣環(huán)流。例如，印度夏季季風(fēng)風(fēng)場(chǎng)驅(qū)動(dòng)阿拉伯海上升流，而上升流冷水又會(huì)影響季風(fēng)強(qiáng)度。這種耦合關(guān)系在年際到年代際時(shí)間尺度上都存在。海洋中尺度過程海洋中尺度過程是介于大尺度環(huán)流與小尺度湍流之間的動(dòng)力現(xiàn)象，包括直徑50-200公里的渦旋、海洋鋒面和上升流等。這些過程盡管尺度相對(duì)較小，但攜帶了海洋中80%以上的動(dòng)能，是海洋能量傳輸和物質(zhì)交換的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。中尺度渦旋可分為氣旋式（冷核）和反氣旋式（暖核），壽命從數(shù)周到數(shù)年不等。中尺度過程與大氣邊界層的相互作用表現(xiàn)在多個(gè)方面：渦旋和鋒面區(qū)的海溫梯度影響大氣邊界層穩(wěn)定性和湍流通量；海表溫度異常通過改變空氣密度影響風(fēng)場(chǎng)，在鋒面上空常見低空急流；特殊的大氣環(huán)流結(jié)構(gòu)反過來又通過風(fēng)應(yīng)力卷曲影響渦旋動(dòng)力學(xué)。這些過程對(duì)局地天氣有顯著影響，如影響降水分布和大氣鋒面發(fā)展。上升流區(qū)域是海洋高生產(chǎn)力的核心區(qū)，如沿岸上升流和渦旋引起的上升流。這些區(qū)域?qū)⑸顚痈粻I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)帶到有光層，支持浮游植物生長(zhǎng)，形成海洋"綠洲"。這些過程對(duì)海氣碳交換也有重要影響，特別是在東邊界上升流系統(tǒng)，如秘魯-智利和加利福尼亞上升流區(qū)，這些區(qū)域是海洋CO?釋放的主要源區(qū)。多尺度海氣相互作用日變化至季節(jié)尺度過程海洋混合層的日變化響應(yīng)太陽(yáng)輻射周期；海陸熱力差異驅(qū)動(dòng)季風(fēng)系統(tǒng)的季節(jié)變化；熱帶輻合帶的季節(jié)性南北移動(dòng)影響全球降水分布。這些短期過程與天氣系統(tǒng)密切相關(guān)，是數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的重要組成部分。年際至年代際變率ENSO、NAO、PDO等海氣耦合模態(tài)支配年際和年代際尺度的氣候變率。它們通過"大氣橋"和"海洋隧道"機(jī)制在全球范圍內(nèi)傳播信號(hào)，產(chǎn)生氣候遙相關(guān)。這些變率是季節(jié)至年代際氣候預(yù)測(cè)的主要可預(yù)報(bào)信號(hào)源，是氣候服務(wù)的基礎(chǔ)。長(zhǎng)期趨勢(shì)與氣候變化信號(hào)海洋吸收了90%以上的全球變暖熱量和30%的人類CO?排放，減緩了大氣變暖速度。海洋熱含量持續(xù)增加、海平面上升、海洋酸化等長(zhǎng)期趨勢(shì)是人類活動(dòng)影響地球系統(tǒng)的明確證據(jù)。這些變化對(duì)全球生態(tài)系統(tǒng)和人類社會(huì)有深遠(yuǎn)影響。尺度間相互作用不同時(shí)空尺度過程之間存在復(fù)雜的相互作用，如中尺度渦對(duì)大尺度環(huán)流的反饋；ENSO對(duì)日變化過程的調(diào)制；氣候變化背景對(duì)年際變率特征的影響。這種跨尺度相互作用是理解和預(yù)測(cè)氣候系統(tǒng)的關(guān)鍵挑戰(zhàn)，需要先進(jìn)的多尺度理論和建模方法。研究方法：觀測(cè)系統(tǒng)衛(wèi)星遙感網(wǎng)絡(luò)提供全球覆蓋的表層參數(shù)觀測(cè)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)ARGO浮標(biāo)和系泊站等提供垂直剖面船舶觀測(cè)系統(tǒng)研究船和商業(yè)船只進(jìn)行定點(diǎn)與斷面觀測(cè)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)項(xiàng)目維持關(guān)鍵參數(shù)的持續(xù)觀測(cè)記錄觀測(cè)系統(tǒng)評(píng)估持續(xù)評(píng)估和優(yōu)化觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)全球海洋觀測(cè)系統(tǒng)是一個(gè)由多種平臺(tái)組成的綜合網(wǎng)絡(luò)，包括衛(wèi)星、浮標(biāo)、錨系站、船舶、潛標(biāo)和海底電纜等。這一系統(tǒng)每天收集數(shù)百萬(wàn)個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，提供從表層到深海的多種海洋參數(shù)。衛(wèi)星和現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)相互補(bǔ)充：衛(wèi)星提供高空間覆蓋但僅限于表層，而現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)提供垂直剖面但空間覆蓋有限。關(guān)鍵長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括全球海平面觀測(cè)系統(tǒng)(GLOSS)、全球海洋酸化觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)(GOA-ON)、熱帶系泊浮標(biāo)陣列和深海水文斷面重復(fù)觀測(cè)計(jì)劃(GO-SHIP)等。這些長(zhǎng)期記錄對(duì)于區(qū)分自然變率和人為氣候變化信號(hào)至關(guān)重要。觀測(cè)系統(tǒng)評(píng)估通過數(shù)值模擬等方法分析觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)的有效性和不確定性，指導(dǎo)未來觀測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。衛(wèi)星遙感技術(shù)海表溫度與海表高度監(jiān)測(cè)海表溫度(SST)觀測(cè)采用紅外和微波輻射計(jì)，如AVHRR、MODIS和AMSR系列，精度可達(dá)0.2-0.5°C。紅外提供高分辨率但受云覆蓋影響，微波可穿透云但分辨率較低。海表高度(SSH)由雷達(dá)高度計(jì)測(cè)量，如Jason和Sentinel-6系列，精度約2-3厘米，用于推導(dǎo)表層地轉(zhuǎn)流場(chǎng)和研究中尺度渦。海表鹽度與海表風(fēng)場(chǎng)觀測(cè)海表鹽度(SSS)通過L波段微波輻射計(jì)測(cè)量，如SMOS和SMAP衛(wèi)星，精度約0.2psu，填補(bǔ)了全球鹽度觀測(cè)的空白。海表風(fēng)場(chǎng)通過散射計(jì)測(cè)量，如MetOp-ASCAT和QuikSCAT，提供全球海面風(fēng)速和風(fēng)向，精度分別約1m/s和20°，對(duì)研究海氣動(dòng)量交換和驅(qū)動(dòng)海洋模式至關(guān)重要。海色與生物地球化學(xué)參數(shù)海色衛(wèi)星如MODIS、VIIRS和OLCI通過測(cè)量水體反射率推導(dǎo)葉綠素濃度、初級(jí)生產(chǎn)力、懸浮顆粒物等參數(shù)。這些數(shù)據(jù)用于監(jiān)測(cè)海洋生態(tài)系統(tǒng)狀況、有害藻華和碳循環(huán)。新型衛(wèi)星如PACE將提供高光譜觀測(cè)，顯著提升對(duì)浮游植物類群的區(qū)分能力。多傳感器數(shù)據(jù)融合方法多傳感器融合技術(shù)綜合利用不同衛(wèi)星數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)，如合并微波和紅外SST數(shù)據(jù)創(chuàng)建全天候產(chǎn)品；結(jié)合高度計(jì)和散射計(jì)數(shù)據(jù)改進(jìn)表層流場(chǎng)估計(jì)；融合衛(wèi)星和現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)制作再分析數(shù)據(jù)集。機(jī)器學(xué)習(xí)方法在數(shù)據(jù)融合和參數(shù)反演中越來越重要，如使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)從多種遙感數(shù)據(jù)估計(jì)海洋參數(shù)。現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)ARGO浮標(biāo)系統(tǒng)全球約4000個(gè)自動(dòng)剖面浮標(biāo)組成的觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)，每10天完成一次0-2000米深度的溫度、鹽度和壓力剖面觀測(cè)，同時(shí)提供中層流速信息。這一革命性系統(tǒng)自2000年以來已經(jīng)收集了超過200萬(wàn)個(gè)剖面，徹底改變了我們對(duì)全球海洋內(nèi)部結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)。熱帶系泊浮標(biāo)陣列TAO/TRITON(太平洋)、PIRATA(大西洋)和RAMA(印度洋)組成的全球熱帶系泊浮標(biāo)網(wǎng)絡(luò)，提供高時(shí)間分辨率(通常為每小時(shí)或更高)的海洋和大氣參數(shù)觀測(cè)。這些系統(tǒng)對(duì)監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)厄爾尼諾等熱帶海氣相互作用現(xiàn)象至關(guān)重要。全球潮位站網(wǎng)絡(luò)分布在全球海岸和島嶼的數(shù)百個(gè)潮位站組成的網(wǎng)絡(luò)，提供高精度的海平面觀測(cè)。這些站點(diǎn)中有許多擁有數(shù)十年甚至上百年的觀測(cè)歷史，是研究長(zhǎng)期海平面變化的寶貴資源?，F(xiàn)代潮位站配備GPS接收機(jī)以監(jiān)測(cè)陸地垂直運(yùn)動(dòng)。船載觀測(cè)與斷面調(diào)查研究船和商業(yè)船只進(jìn)行的觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)。GO-SHIP計(jì)劃定期重復(fù)全球約100條深海斷面，獲取從表層到海底的高精度數(shù)據(jù)。自動(dòng)船載系統(tǒng)(如VOS和SOOP)在常規(guī)航線上收集表層和次表層數(shù)據(jù)，填補(bǔ)其他觀測(cè)系統(tǒng)覆蓋的空白。深海觀測(cè)挑戰(zhàn)技術(shù)限制與突破傳統(tǒng)觀測(cè)技術(shù)難以長(zhǎng)期工作在深海極端環(huán)境中。近年來，深海觀測(cè)技術(shù)取得重大突破，如DeepARGO浮標(biāo)可觀測(cè)至6000米深度；新型海底觀測(cè)站能夠長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)深海參數(shù)；無(wú)人潛水器技術(shù)發(fā)展使得自主探索深海成為可能。這些技術(shù)創(chuàng)新極大擴(kuò)展了人類對(duì)深海的認(rèn)知能力。極端環(huán)境下的儀器設(shè)計(jì)深海環(huán)境特征是高壓力(每下降10米增加約1個(gè)大氣壓)、低溫度(通常為1-4°C)和高腐蝕性。這要求儀器設(shè)計(jì)必須解決耐壓外殼、低溫電子元件性能、防腐蝕材料等問題。特殊設(shè)計(jì)如鈦合金外殼、油填充壓力補(bǔ)償系統(tǒng)和特殊電子元件封裝技術(shù)是應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)的解決方案。能源與數(shù)據(jù)傳輸問題深海觀測(cè)面臨的主要挑戰(zhàn)之一是能源供應(yīng)有限和數(shù)據(jù)傳輸困難。創(chuàng)新解決方案包括低功耗電子設(shè)計(jì)、長(zhǎng)壽命鋰電池技術(shù)、海底電纜供電系統(tǒng)和聲學(xué)通信網(wǎng)絡(luò)。一些前沿項(xiàng)目正在探索海洋溫差能、海流能等替代能源，以及通過聲學(xué)調(diào)制解調(diào)器和光學(xué)通信提高數(shù)據(jù)傳輸速率。新型無(wú)人觀測(cè)平臺(tái)自主水下航行器(AUV)和波滑翔機(jī)等無(wú)人平臺(tái)正在革命性地改變深海觀測(cè)能力。這些平臺(tái)可以根據(jù)預(yù)設(shè)程序或遠(yuǎn)程控制自主導(dǎo)航，搭載多種傳感器進(jìn)行立體觀測(cè)。先進(jìn)的人工智能算法使它們能夠適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境，甚至對(duì)異常現(xiàn)象做出響應(yīng)。未來，這些平臺(tái)將形成網(wǎng)絡(luò)化、智能化的深海觀測(cè)系統(tǒng)。數(shù)值模擬方法基本方程與近似海洋模式的核心是流體力學(xué)基本方程組，包括動(dòng)量方程(Navier-Stokes方程)、連續(xù)性方程、熱力學(xué)方程和狀態(tài)方程。由于計(jì)算資源限制，模式通常采用各種近似，如靜力近似(忽略垂直加速度)、布辛涅斯克近似(密度變化僅影響浮力項(xiàng))和地轉(zhuǎn)近似(科氏力與壓力梯度力近似平衡)。不同尺度問題可能需要不同的方程系統(tǒng)，如全球尺度常用原始方程，而海岸區(qū)域可能需要非靜力模式。參數(shù)化方案無(wú)法直接模擬的小尺度過程通過參數(shù)化方案表達(dá)，這是模式不確定性的主要來源。關(guān)鍵的參數(shù)化包括垂直混合(如K-Profile參數(shù)化)、水平混合與擴(kuò)散(如Smagorinsky方案)、底邊界層過程和波-流相互作用等。參數(shù)化方案的選擇和調(diào)整對(duì)模式性能有決定性影響。近年來，機(jī)器學(xué)習(xí)方法被用于改進(jìn)參數(shù)化方案，通過從高分辨率模擬或觀測(cè)中學(xué)習(xí)復(fù)雜關(guān)系。計(jì)算挑戰(zhàn)與高性能計(jì)算高分辨率海洋模擬面臨巨大的計(jì)算挑戰(zhàn)。全球1/10°分辨率模擬（約10公里）需要求解數(shù)十億個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)上的方程，而達(dá)到次中尺度分辨率（約1公里）計(jì)算量增加100倍以上。這需要頂級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī)和高效并行算法支持。當(dāng)前最先進(jìn)的海洋模擬利用混合精度計(jì)算、GPU加速和優(yōu)化的域分解策略，在數(shù)萬(wàn)至數(shù)十萬(wàn)處理器核心上實(shí)現(xiàn)高效擴(kuò)展。耦合模式系統(tǒng)耦合模式系統(tǒng)將這些組分通過"耦合器"連接，處理不同網(wǎng)格間的插值、通量守恒和時(shí)間同步?，F(xiàn)代耦合器如OASIS和FMS可支持高效并行計(jì)算，同時(shí)保證物理一致性。組分間的交換通常包括動(dòng)量、熱量和淡水通量，以及輻射特性和溫室氣體濃度等。模式偏差常見于熱帶降水分布、海溫分布、深層環(huán)流強(qiáng)度等方面。偏差修正方法包括通量校正、異常耦合和統(tǒng)計(jì)后處理等。高分辨率和改進(jìn)的物理過程參數(shù)化是減少偏差的主要途徑。最新的地球系統(tǒng)模式正逐步加入更完整的碳循環(huán)、大氣化學(xué)和動(dòng)態(tài)植被組分，朝著更全面的地球系統(tǒng)模擬方向發(fā)展。海洋組分包括三維海洋環(huán)流、海冰動(dòng)力學(xué)、海洋生物地球化學(xué)等模塊，模擬海洋物理、化學(xué)和生物過程。主流模式如MOM、NEMO、POP和HYCOM等，分辨率從1°逐步提高到0.1°甚至更高。大氣組分模擬大氣動(dòng)力學(xué)、輻射傳輸、云和降水過程，以及大氣化學(xué)。典型模式如ECHAM、CAM和IFS等，水平分辨率約50-100公里，垂直層數(shù)30-100層，覆蓋從地表到平流層或中層大氣。冰凍圈組分包括海冰、陸冰和積雪模擬。海冰模式如CICE和LIM模擬海冰動(dòng)力學(xué)和熱動(dòng)力學(xué)；陸冰模式如PISM和SICOPOLIS模擬冰蓋流動(dòng)和質(zhì)量平衡；積雪模式模擬積雪覆蓋、深度和反照率。陸地組分模擬陸面過程，包括土壤水文、植被動(dòng)態(tài)和碳循環(huán)。主要模式如CLM、JSBACH和ORCHIDEE等，近年來加入了人類活動(dòng)影響如農(nóng)業(yè)、土地利用變化和城市化過程。數(shù)據(jù)同化技術(shù)變分同化方法變分同化方法(如3D-Var和4D-Var)通過最小化觀測(cè)與模型之間的成本函數(shù)來獲得最優(yōu)狀態(tài)估計(jì)。這類方法考慮觀測(cè)和背景場(chǎng)的誤差協(xié)方差，在時(shí)間維度上整合信息。4D-Var方法特別適合同化非同步觀測(cè)，被廣泛應(yīng)用于業(yè)務(wù)化海洋和大氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)。歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心(ECMWF)的NEMOVAR系統(tǒng)是其代表性應(yīng)用。濾波同化方法卡爾曼濾波類方法(如EnKF、LETKF和SEEK)通過集合預(yù)報(bào)模擬背景誤差協(xié)方差，實(shí)現(xiàn)流依賴的誤差統(tǒng)計(jì)。與變分方法相比，濾波方法實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡(jiǎn)單，計(jì)算成本較低，但在處理非線性問題時(shí)可能效果欠佳。局地化和膨脹技術(shù)被廣泛用于克服小樣本估計(jì)問題。美國(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)室的HYCOM-NCODA系統(tǒng)采用這類方法。觀測(cè)系統(tǒng)模擬試驗(yàn)觀測(cè)系統(tǒng)模擬試驗(yàn)(OSSEs)是評(píng)估潛在觀測(cè)系統(tǒng)價(jià)值的重要工具。研究人員使用"自然運(yùn)行"產(chǎn)生合成觀測(cè)，再將這些觀測(cè)同化到不同模式中，評(píng)估其對(duì)預(yù)測(cè)技巧的貢獻(xiàn)。這種方法幫助確定新型觀測(cè)系統(tǒng)的最優(yōu)設(shè)計(jì)，如衛(wèi)星軌道、傳感器特性或浮標(biāo)網(wǎng)絡(luò)布局，對(duì)指導(dǎo)大型觀測(cè)系統(tǒng)投資具有關(guān)鍵價(jià)值。再分析數(shù)據(jù)產(chǎn)品海洋再分析數(shù)據(jù)集是通過數(shù)據(jù)同化方法，結(jié)合歷史觀測(cè)和模式，生成的一致連續(xù)的海洋狀態(tài)估計(jì)。主要全球再分析產(chǎn)品包括ECMWF的ORAS5、美國(guó)NCEP的GODAS、日本氣象廳的MOVE-G2和MercatorOcean的GLORYS等。這些產(chǎn)品覆蓋從幾十年到一個(gè)多世紀(jì)的時(shí)段，分辨率從1°提高到1/12°，是研究海洋變化和初始化氣候預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源。大數(shù)據(jù)與機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用海量觀測(cè)數(shù)據(jù)處理方法海洋觀測(cè)每天產(chǎn)生TB級(jí)數(shù)據(jù)，特別是遙感和高分辨率模擬。高效處理這些數(shù)據(jù)需要先進(jìn)的分布式計(jì)算框架，如Hadoop和Spark，以及專用的地球科學(xué)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，如GoogleEarthEngine。云計(jì)算、邊緣計(jì)算和專用硬件加速器越來越多地用于海洋數(shù)據(jù)處理，使科學(xué)家能夠?qū)Ｗ⒂诜治龆怯?jì)算基礎(chǔ)設(shè)施。深度學(xué)習(xí)在海洋預(yù)測(cè)中的應(yīng)用深度學(xué)習(xí)方法正在海洋科學(xué)中顯示出強(qiáng)大潛力。卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(CNN)被用于衛(wèi)星圖像分類和特征提取，如海冰邊緣和中尺度渦識(shí)別；循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(RNN)和長(zhǎng)短期記憶網(wǎng)絡(luò)(LSTM)應(yīng)用于時(shí)間序列預(yù)測(cè)，如厄爾尼諾預(yù)報(bào)和海表溫度異常預(yù)測(cè)；深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)用于優(yōu)化觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)布局和自主采樣策略。模式-數(shù)據(jù)融合新思路機(jī)器學(xué)習(xí)正在改變傳統(tǒng)的模式-數(shù)據(jù)融合范式。混合建模方法結(jié)合物理模式和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法的優(yōu)勢(shì)，如使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)替代計(jì)算密集型參數(shù)化方案；差分可編程神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)尊重物理約束同時(shí)學(xué)習(xí)未知參數(shù)；數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的降維技術(shù)如主成分分析(PCA)和自動(dòng)編碼器用于處理高維海洋數(shù)據(jù)，提取關(guān)鍵模態(tài)和降低計(jì)算復(fù)雜性。人工智能輔助海洋研究案例AI已在多個(gè)海洋研究領(lǐng)域取得突破。例如，利用機(jī)器學(xué)習(xí)識(shí)別和跟蹤北大西洋渦旋，揭示其生命周期特征；使用深度學(xué)習(xí)從衛(wèi)星圖像估計(jì)海洋初級(jí)生產(chǎn)力，大幅提高全球覆蓋；應(yīng)用自然語(yǔ)言處理分析大量海洋文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)潛在知識(shí)聯(lián)系；基于無(wú)人系統(tǒng)和實(shí)時(shí)AI分析的自適應(yīng)采樣策略，顯著提高惡劣海況下的觀測(cè)效率。氣候變化背景下的大洋環(huán)流環(huán)流變化的觀測(cè)證據(jù)多種觀測(cè)證據(jù)表明全球海洋環(huán)流正在發(fā)生變化。過去幾十年，西邊界流如墨西哥灣流和黑潮呈現(xiàn)增強(qiáng)和北移趨勢(shì)；南大洋中，南極環(huán)流受西風(fēng)增強(qiáng)影響，向南移動(dòng)并可能加強(qiáng)；熱帶和副熱帶表層環(huán)流對(duì)風(fēng)場(chǎng)變化響應(yīng)明顯。這些變化與全球變暖導(dǎo)致的大氣環(huán)流調(diào)整密切相關(guān)，尤其是赤道-極地溫度梯度的改變引起的風(fēng)場(chǎng)變化。AMOC減弱趨勢(shì)大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流(AMOC)是全球氣候系統(tǒng)中最易受氣候變化影響的環(huán)流系統(tǒng)之一。RAPID/MOCHA監(jiān)測(cè)表明，2004-2019年間AMOC可能減弱了約10-15%。古氣候記錄顯示，過去氣候變化期間AMOC曾發(fā)生劇烈波動(dòng)，與快速氣候變化事件相關(guān)。AMOC減弱可能導(dǎo)致北大西洋熱輸送減少，影響歐洲氣候，并可能改變?nèi)蚪邓窬?。格陵蘭冰蓋融化產(chǎn)生的淡水可能是這一減弱的重要原因。未來變化預(yù)測(cè)IPCC第六次評(píng)估報(bào)告(AR6)基于CMIP6模式預(yù)測(cè)，21世紀(jì)AMOC很可能進(jìn)一步減弱20-30%，但完全崩潰的可能性較低；熱帶和副熱帶環(huán)流系統(tǒng)將隨風(fēng)場(chǎng)調(diào)整而變化，西邊界流位置北移，強(qiáng)度可能增加；南極環(huán)流隨西風(fēng)變化而調(diào)整，但海冰和淡水輸入影響增加了預(yù)測(cè)不確定性。這些變化將通過改變熱量和碳儲(chǔ)存能力影響全球氣候系統(tǒng)的反饋機(jī)制。各模式在預(yù)測(cè)變化幅度上存在顯著差異，反映了我們對(duì)關(guān)鍵物理過程理解的局限性。海洋增暖與熱浪全球變暖中約93%的多余熱量被海洋吸收，導(dǎo)致海洋熱含量持續(xù)增加。觀測(cè)表明，自1970年代以來，上層2000米海洋熱含量增加了超過350澤焦耳(ZJ)的能量，相當(dāng)于每秒爆炸4枚廣島原子彈的熱量。增暖速率自2000年以來加速，上層海洋(0-700米)增溫速率約為每十年0.1-0.2°C。海洋熱浪是指持續(xù)數(shù)天至數(shù)月的極端高溫海水事件，過去30年其頻率增加了54%，強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間也顯著增加。著名案例包括2011年西澳大利亞熱浪("NingalooNi?o")、2013-2015年北太平洋"暖斑"(TheBlob)和2015-2016年塔斯曼海熱浪。這些事件導(dǎo)致大規(guī)模珊瑚白化、海藻林死亡、漁業(yè)資源變化和極端天氣事件增加。預(yù)計(jì)到2100年，全球海洋熱浪頻率可能增加20-50倍。海洋酸化與碳循環(huán)30%人為CO?海洋吸收率海洋吸收了人類活動(dòng)排放的約30%的二氧化碳0.1pH值下降單位工業(yè)革命以來海洋表層pH值已下降約0.1單位2.5×氫離子濃度增加pH下降0.1單位意味著酸度增加約2.5倍0.3預(yù)計(jì)2100年pH下降高排放情景下21世紀(jì)末可能再下降0.3-0.4單位海洋通過復(fù)雜的碳化學(xué)過程吸收大氣CO?。當(dāng)CO?溶解在海水中，形成碳酸，進(jìn)而解離產(chǎn)生碳酸氫根離子和氫離子，增加海水酸度。這一過程降低了碳酸鹽飽和度，使得海洋生物更難形成碳酸鈣骨骼和外殼。表層海洋中的碳酸鹽系統(tǒng)具有緩沖能力，但持續(xù)增加的CO?排放正在逐漸耗盡這一緩沖能力。海洋酸化在高緯度地區(qū)(特別是北極)進(jìn)展最快，因?yàn)槔渌瓹O?溶解度更高，且淡水輸入增加。酸化對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響包括珊瑚鈣化率下降、貝類生長(zhǎng)受阻和浮游動(dòng)物外殼溶解等。食物鏈和生物地球化學(xué)循環(huán)的改變可能產(chǎn)生連鎖反應(yīng)。海洋酸化與環(huán)流變化相互作用，環(huán)流可能將表層酸化信號(hào)輸送到深海，延長(zhǎng)恢復(fù)時(shí)間；而環(huán)流變化也影響碳吸收和酸化進(jìn)程的空間分布。海平面上升問題熱膨脹42格陵蘭冰蓋21南極冰蓋8山地冰川22陸地蓄水7全球海平面自1900年以來上升了約20厘米，且上升速率正在加速。1901-1990年間平均上升速率約為1.4毫米/年，而1993-2018年間已增至3.2毫米/年。最新衛(wèi)星高度計(jì)數(shù)據(jù)顯示，近年上升速率可能已達(dá)4.5毫米/年。海平面上升的主要貢獻(xiàn)來自海水熱膨脹(約42%)和陸冰融化，包括山地冰川(約22%)、格陵蘭冰蓋(約21%)和南極冰蓋(約8%)。海平面上升在全球分布不均，受到區(qū)域海洋環(huán)流變化、垂直陸地運(yùn)動(dòng)和重力場(chǎng)調(diào)整的影響。例如，西太平洋部分地區(qū)上升速率是全球平均