最近的观测和模拟研究表明，过去90万年以来在冰期-间冰期循环尺度上，海洋平均温度变化与全球平均海表温度变化相当，即海洋热储存效率约等于1（Zhu et al., 2024; Clark et al., 2025）。如末次冰消期（距今约2万年至1万年前）平均海表温度升高了约3°C，与此同时海洋平均温度也升高了约3°C，对应海洋热含量增加约17*1024焦耳。对冰消期海洋热含量及海洋热储存效率的研究将深化我们对长时间尺度上海洋热储库作用的理解。
通过对古气候重建、同化数据及多模式模拟数据的对比分析，新研究（Zhu et al., 2025）发现在冰期-间冰期时间尺度上，海洋热含量变化存在显著的“型态效应”。具体来说，对于给定的冰消期平均海表温度变化，当更多的增暖发生在南大洋时，海洋热含量将增加得更多。这主要是因为南大洋具有更为广阔的海洋通风面积，从而使海表的暖信号更高效地通过平流等过程进入海洋内部，引起海洋中层热含量快速增加（图1）。多元线性回归分析定量证实了南大洋（相比于其他海区）对海洋热含量变化的主导作用。此“型态效应”解释了末次冰消期海洋热含量模拟的极大模式间差异。结合古气候重建资料，研究指出末次冰消期副热带南大洋（30°S-60°S）的海表增暖与北半球同纬度的海表增暖幅度相当（而非远小于）。研究进一步发现南大洋海表温度变化与南极海冰面积变化具有显著的相关性，前者可为后者的重建提供一定的物理约束。以上研究成果将增进我们对冰期-间冰期尺度上海洋热含量及南大洋冰-海-气相互作用的科学认识。
图1 末次冰消期海洋热含量增加机制示意图
上述研究近期发表于期刊《Geophysical Research Letters》，中国科学院大气物理研究所朱晨玉副研究员为论文第一和通讯作者，合作者包括大气物理研究所成里京研究员、美国俄亥俄州立大学刘征宇教授和俄勒冈州立大学Peter U. Clark教授。研究得到国家自然科学基金、国家重大科技基础设施“地球系统数值模拟装置”（EarthLab）等的共同资助和支持。
相关论文：
Zhu, C., Cheng, L., Liu, Z., & Clark, P. U. (2025). Increase in deglacial ocean heat content linked to contrasts in extratropical warming. Geophysical Research Letters, 52, e2025GL115538.?https://doi.org/10.1029/2025GL115538
Zhu, C., Sanchez, S., Liu, Z., Clark, P. U., He, C., Wan, L., et al. (2024). Enhanced ocean heat storage efficiency during the last deglaciation. Science Advances, 10, eadp5156.?http://doi.org/10.1126/sciadv.adp5156
Clark, P. U., Shakun, J. D., Rosenthal, Y., Zhu, C., Bartlein, P. J., Gregory, J. M., K?hler, P., Liu, Z., and Schrag, D. P. (2025). Mean ocean temperature change and decomposition of the benthic?δ18O record over the past 4.5?million years. Clim. Past, 21, 973–1000.?https://doi.org/10.5194/cp-21-973-2025
