近日，中国科学院深海科学与工程研究所的吴淑壮研究员团队联合国际多名科学家以一篇研究论文(Research Article)及一篇研究简报（Research Briefing）在《Nature Geoscience》发表了突破性的研究成果。该研究揭示，南极绕极流（ACC）强度在轨道时间尺度上存在显著的纬向不对称特征及其驱动机制，这一发现重塑人们对南极绕极流演变与南极冰盖动态变化、全球大洋环流及碳循环相互作用的传统认知，为理解地球过去和未来的气候变化提供了全新视角。 

南极绕极流作为地球最大的洋流系统，在全球海洋物理、化学和生物特性的跨洋盆交换中扮演着关键角色，不仅对全球大洋环流和气候有着调控作用，还与南极冰盖的演变密切相关。然而，在过去历史时期中，南极绕极流的时空演化一直未能得到清晰的阐释。传统的研究大多都基于其在南大洋跨洋盆间的变化是一致的假设，但现有沉积记录却呈现出复杂的演化过程——部分站点沉积记录显示冰期时洋流速度更强，而另一些站点沉积记录则表明其更弱或变化甚微。针对“在过去气候周期中南极绕极流强度是统一变化，还是存在差异变化” 这一关键科学问题，研究团队开展了系统性深入研究。

研究团队首先利用南印度洋六根海洋沉积岩芯（横跨所有主要南大洋锋面）中可分选粉砂组分平均粒径作为近底流速的指标，重建了南极绕极流强度的时空演变。结果表明，在南大洋印度洋扇区，跨亚南极区（SAZ）、极锋区(PFZ)与南极区(AZ)的南极绕极流在轨道尺度上的变化具有一致性：冰期时其流速显著增强，而间冰期较弱（图1）。

图1.南极绕极流在南印度洋扇区的时空演变

在此基础上，研究团队通过整合南大洋印度洋、大西洋和太平洋扇区已有的古洋流重建数据，揭示了过去一百万年来南极绕极流的演变存在轨道尺度上反相位变化：冰期和低倾角时期，印度洋扇区的南极绕极流增强，南太平洋扇区则减弱；而在间冰期和高倾角时期，二者的变化趋势完全相反（图2）。结合沉积记录与气候模型模拟分析，研究团队进一步解析了这一纬向不对称变化的驱动机制，发现南极绕极流的时空演变可能受南半球西风带的强度与位置、南大洋海冰覆盖范围、经向密度梯度及洋流辐合等多因素协同调控（图3）。

图2. 过去一百万年以来南极绕极流的演化规律

图3.轨道尺度上南极绕极流演变的驱动机制

这一研究成果具有深远的科学价值和现实意义。在南极冰盖稳定性研究方面，间冰期印度洋和大西洋扇区的南极绕极流减弱，会减少了暖性绕极深层水向东南极的南向输送，有利于东南极冰盖的稳定发育；而同期南太平洋扇区的南极绕极流增强，则可能增加向西南极的热输送，促使绕极深层水侵入罗斯海和阿蒙森海，进而可能导致西南极冰盖退缩甚至崩解。在碳循环方面，冰期太平洋扇区的南极绕极流减弱，跨洋盆交换受限，抑制了水团的混合和上升流强度，促进了海洋内部对二氧化碳的封存；间冰期时该扇区洋流增强，跨洋盆交换加剧，则有利于封存的碳释放到大气中，导致大气二氧化碳升高。这一机制也为未来气候预测提供了重要的科学依据：尽管现代气候的边界条件与更新世存在差异，但未来南极绕极流的增强可能会提高跨洋盆交换，进而降低南大洋对人为排放二氧化碳的碳汇效率。

《Nature Geoscience》编辑James Super与英国南极调查局张旭高级研究员对该研究给予高度评价：“这项研究，揭示了地球现存规模最大的洋流系统对气候变化的复杂响应机制。研究阐明海冰覆盖范围和大气环流模式等当下正发生快速变化的因素，其相互作用如何影响南极绕极流的位置与强度，为该领域开辟了重要的研究方向。”

在此感谢合作者的贡献与支持，该研究得到德国科学基金会、瑞士自然科学基金、中国科学院率先行动“BR”青年项目和国家自然科学基金的联合资助。

论文引用信息：

Wu, S et al. Zonally asymmetric changes in the Antarctic Circumpolar Current strength over the past million years. Nature Geoscience (2026). https://www.nature.com/articles/s41561-025-01901-2.

Wu, S. Anti-phased changes in Antarctic Circumpolar Current strength over orbital timescales. Nature Geoscience (2026).