近日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境与岛礁生态全国重点实验室海洋动力热力过程及其环境效应研究团队在海洋近惯性流变化上取得新进展。研究发现大西洋表层近惯性流在2003-2022年以接近4%/十年的速度增长，与中尺度天气系统相关的风场变化为主要驱动因素。相关成果以“Intensification of near-inertial currents in the Atlantic Ocean over the past two decades”为题，发表在Nature Communications期刊上。

研究背景

海洋流场是地球气候系统的重要组成部分，通过调节热量、碳和营养物质的多尺度输运，在全球气候调节和海洋生态系统维持中发挥关键作用。近惯性流是海洋中最活跃的高频运动之一，主要由大气风场变化驱动。其不仅影响海表漂浮物的输运与分布，还可通过近惯性内波向海洋内部传递风能，为深海混合及全球经向翻转环流提供重要能量来源。在全球变暖背景下，西边界流、中尺度涡旋及内潮等多种海洋运动已表现出显著的长期变化。然而，近惯性流的长期变化仍缺乏直接观测证据。由于其高频特征，近惯性信号在常规观测和海洋模式中往往难以充分解析。已有研究主要依赖再分析风场数据驱动海洋模型，揭示了全球及部分海域近惯性风功增强的趋势，但相关结论尚缺乏充分的现场观测验证。因此，本研究利用2003—2022年全球表层漂流浮标观测与两套小时分辨率的风场数据，系统评估了近惯性流的变化趋势，分布特征及解释机制，为认识气候变化背景下海洋高频动力过程的演变提供直接观测依据。

研究结果

研究发现，过去20年全球多数海域的表层近惯性流呈增强趋势，全球平均增幅为2.1±1.0%/十年，其中大西洋表现出最显著且空间一致性最强的增强信号，盆地平均增幅达到3.8±1.7%/10年。由于其最为显著的趋势和最多的浮标数据分布，我们选定大西洋作为主要研究区域。不同纬度来看，高纬度北大西洋增强最为显著，增幅达7.6±2.4%/10年；低纬度和高纬度南大西洋分别增强3.4±1.8%和5.0±2.0%/10年；而低纬度北大西洋则呈现3.6±0.7%/10年的减弱趋势（图1）。

图1 浮标计算的全球近惯性流平均态及趋势

进一步分析表明，大气风强迫的长期变化是大西洋近惯性流增强的主要原因。ERA5和CFS资料显示，大西洋近惯性风应力分别以2.7±1.9%/10年和4.6±1.9%/10年的速率增强，近惯性风功分别增加8.3%和14.1%/10年，其空间变化与实测近惯性流趋势高度一致（图2）。进一步的风场频谱分析发现，1小时至2天尺度的中尺度天气系统变化是驱动近惯性风强迫长期变化的主要大气过程。平板模型敏感性试验则表明，混合层深度变化对近惯性流具有区域性调制作用，但对整个大西洋增强趋势的净贡献较小且统计上不显著。此外，1961—2022年的风场分析显示，大西洋近惯性风应力长期持续增强（图3），表明近期观测到的近惯性流增强可能反映了全球变暖背景下更长时间尺度的风场变化。

图2 ERA5与CFS风场数据计算的近惯性风应力平均态及趋势

图3 ERA5数据计算的近惯性风应力的长期趋势

本研究为海洋近惯性流长期增强提供了直接的现场观测证据，弥补了以往研究主要依赖数值模拟的不足，深化了对气候变化背景下海洋高频动力过程演变及其大气驱动机制的认识。研究发现的近惯性流增强趋势可能改变海表漂浮物的运动轨迹及分布范围，对海洋污染物输运和海上搜救预测等具有重要意义。同时，增强的近惯性流可能促进上层海洋能量耗散与垂向混合，并通过近惯性内波向海洋内部输送更多机械能，进而影响深海混合及全球经向翻转环流过程。此外，所得结果也为检验气候模式对近惯性流长期趋势的模拟能力、改进近惯性能量传递过程的参数化方案提供了重要观测约束，有助于提升未来气候变化背景下海洋动力过程及其环境效应的预测能力。

研究团队及资助

该论文的第一作者为博士研究生郑宇航，通讯作者为研究员杜岩，合作者包括东英吉利大学副教授Xiaoming Zhai，教授David Stevens，南海所博士后吴炜和博士研究生龚文豪。该研究获得国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项、广东省基础与应用基础研究基金等的联合资助。

论文信息：Zheng Yuhang, Xiaoming Zhai, David P. Stevens, Wei Wu, Wenhao Gong and Yan Du*(2026), Intensification of near-inertial currents in the Atlantic Ocean over the past two decades, Nature Communications, doi: 10.1038/s41467-026-78555-0

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-78555-0