近日，國際地學頂級期刊Earth-Science Reviews第237卷在線發(fā)表了中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋環(huán)境國家重點實驗室（LTO）研究員杜巖關于印太交匯區(qū)的綜述性論文“Multi-scale ocean dynamical processes in the Indo-Pacific Convergence Zone and their climatic and ecological effects”，合作者包括中國科學院海洋研究所研究員王凡、華東師范大學教授張經、廣西大學教授余克服以及多位南海海洋所的青年科學家。
熱帶印度洋-太平洋交匯區(qū)（簡稱印太交匯區(qū)）泛指西太平洋—南海/印度尼西亞海—東印度洋所交匯的海域，是全球跨圈層、跨洋盆的多尺度物質能量交換和循環(huán)中心，是全球季風系統、環(huán)流系統的關鍵紐帶，也是全球生物多樣性中心（如圖1所示）。印太交匯區(qū)是澳洲季風、南海季風、東亞季風以及西太平洋季風等的銜接區(qū)，交匯區(qū)熱力結構和海氣相互作用直接影響臨近季風系統的變化。印太交匯區(qū)在構成印太洋盆的物質和能量輸運通道的同時，直接銜接了印太低緯度海盆的五個環(huán)流圈，包括：北太平洋熱帶環(huán)流、南太平洋熱帶環(huán)流、南海環(huán)流、印度洋熱帶環(huán)流和南印度洋副熱帶環(huán)流。印太交匯區(qū)作為跨圈層、跨海盆物質、能量交換和循環(huán)的重要海區(qū)，其海洋動力調整是海洋系統洋際、層際耦聯研究的重要環(huán)節(jié)。印太交匯區(qū)的海洋生物多樣性極高，是全球珊瑚、魚類、紅樹林等海洋生物的重要棲息地，被譽為全球海洋生物多樣性的珠峰、生命起源的中心地帶。
研究人員對國際及國內學術界近幾十年來針對印太環(huán)流系統之間的耦合聯動、物質能量交換、低頻調整及其影響印太交匯區(qū)熱鹽平衡和生態(tài)演變等科學問題的研究進展進行了系統的回顧。研究發(fā)現，印太暖池控制著沃克環(huán)流和哈德萊環(huán)流的變化，印度洋、太平洋兩個海盆通過“大氣橋”直接連接，熱帶印度洋和熱帶東太平洋年際海表溫度（SST）變化存在重要的正相關性，使得印太交匯區(qū)在全球氣候極端事件（如ENSO、IOD等）中起到了關鍵性的作用（如圖2所示）。印太交匯區(qū)通過印尼貫穿流（ITF）連接熱帶太平洋、南海與印度洋的環(huán)流系統，跨海盆的物質和能量交換對區(qū)域乃至全球氣候和海洋生態(tài)環(huán)境有著至關重要的調節(jié)作用。同時，印太交匯區(qū)生物多樣性格局是地球地質歷史、構造過程、氣候事件、海洋環(huán)境與生命過程等多圈層、多界面過程相互作用形成的結果，關乎全球生物、生態(tài)過程的演變（如圖3所示）。
研究也發(fā)現，由于現有觀測和研究的局限，印太交匯區(qū)的環(huán)流結構和演變規(guī)律尚不明確；印太交匯區(qū)環(huán)流與其臨近海盆環(huán)流系統的物質、能量交互過程尚不具體；印太海區(qū)氣候演變對全球海洋、氣候過程的影響，尤其是對交匯區(qū)生物系統的演變的影響機制并不清晰；生物多樣性及生物地球化學過程對海洋環(huán)境動力變化的響應也還不明朗。存在一些亟待解決的科學問題：如印太交匯區(qū)流場演變和動力成因？印太交匯區(qū)環(huán)流與海盆尺度五圈環(huán)流之間有何聯系？印太海盆環(huán)流系統的能量的演化與轉變過程如何？跨海盆環(huán)流的熱鹽輸運對區(qū)域熱鹽平衡有何影響？生態(tài)系統演變對海洋動力調整有哪些響應機制？珊瑚骨骼中的生物地球化學指標作為海洋溫鹽要素的代用指標是否能反映海洋動力調整和生態(tài)系統演變？在何種時間尺度上顯著？從區(qū)域海洋學和氣候變化角度，厘清這些問題，將極大程度上推進對印太交匯區(qū)及其周邊大洋的認識。
該工作從不同角度探討了印太交匯區(qū)作為大洋生物-物理-生態(tài)過程和生物多樣性中心的顯著地位和深遠影響；闡述海洋物種多樣性與區(qū)域動力系統特征、擴散與分化進程、以及不同維度間的系統演化關系。同時，該工作也體現了海洋學研究的綜合與交叉，從淺海到深海、從區(qū)域到全球的國際研究的大趨勢。
本文受國家自然科學基金，中國科學院院項目，南方海洋科學與工程廣東省實驗室（廣州）項目聯合資助。
相關論文信息：Yan Du, Fan Wang, Tianyu Wang, et al., Multi-scale ocean dynamical processes in the Indo-Pacific Convergence Zone and their climatic and ecological effects, Earth-Science Reviews. 237 (2023) 104313. Doi: 10.1016/j.earscirev.2023.104313
https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2023.104313
https://authors.elsevier.com/a/1gPbx2weQt6-S
圖1 印太交匯區(qū)（三角區(qū)示意位置）及其環(huán)流（上）、氣候（中）系統和生物多樣性中心分布（珊瑚礁生態(tài)系統；下）
圖2 ENSO影響下的印度洋-太平洋海盆間物質、能量輸運（下）以及大氣環(huán)流調整（上）
圖3 印太交匯區(qū)跨圈層研究、應用與可持續(xù)發(fā)展框架圖
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