南海，地球上最大的半封閉邊緣海之一，不僅是繁忙的航運(yùn)通道，更是全球氣候系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵調(diào)節(jié)器。一股被稱為南海貫穿流(SCSTF)的巨大水體，猶如一條無形的河流，從太平洋穿過呂宋海峽涌入南海，又經(jīng)臺(tái)灣海峽、卡里馬塔海峽等多個(gè)出口流出。它肩負(fù)著輸送熱量和淡水的重任，深刻影響著南海內(nèi)部的海水交換、渦旋活動(dòng)、環(huán)流變異乃至生物地球化學(xué)循環(huán)，并進(jìn)一步調(diào)制著印尼貫穿流(ITF)以及整個(gè)印度洋-太平洋區(qū)域的氣候變化。然而，這條“無形之河”的長期脈動(dòng)，卻一直是海洋科學(xué)家面臨的巨大挑戰(zhàn)。由于缺乏直接、連續(xù)的體積輸送觀測數(shù)據(jù)，在氣候變暖的背景下，SCSTF究竟發(fā)生了怎樣的長期變化？其背后又隱藏著何種動(dòng)力學(xué)機(jī)制？這些問題長期懸而未決。傳統(tǒng)的數(shù)值模型和再分析數(shù)據(jù)由于在關(guān)鍵海峽區(qū)域的模擬存在偏差，難以提供可靠答案。正是為了解決這一核心難題，本研究應(yīng)運(yùn)而生，旨在利用自然界保存的“歷史檔案”——珊瑚骨骼中的化學(xué)密碼，揭開南海貫穿流跨越一個(gè)世紀(jì)的秘密。

為了回答上述問題，研究人員在《SCIENCE ADVANCES》上發(fā)表的研究，綜合運(yùn)用了多種關(guān)鍵技術(shù)與數(shù)據(jù)源。他們從菲律賓帕勞伊島獲取了長達(dá)3米的珊瑚(Porites lobata)巖芯樣本，利用質(zhì)譜技術(shù)分析獲得了高分辨率的月尺度鍶鈣比(Sr/Ca)和氧同位素(δ¹⁸O)數(shù)據(jù)序列（δ¹⁸O數(shù)據(jù)始于1894年）。同時(shí)，研究整合了1993年至2022年的衛(wèi)星高度計(jì)數(shù)據(jù)（用于計(jì)算海面高度異常SLA和地轉(zhuǎn)流）、20CR2與ERA5全球風(fēng)場再分析資料、以及SODA(Simple Ocean Data Assimilation)海洋再分析數(shù)據(jù)。核心方法是建立珊瑚δ¹⁸O與基于衛(wèi)星觀測計(jì)算得到的呂宋海峽傳輸(LST)之間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系，并利用時(shí)變島規(guī)則(Time-dependent Island Rule, TDIR)理論從風(fēng)場角度量化LST變化的動(dòng)力學(xué)貢獻(xiàn)。

研究發(fā)現(xiàn)，位于黑潮主軸線附近C1站點(diǎn)的珊瑚月尺度δ¹⁸O變化，與當(dāng)?shù)睾Ｃ娓叨蓉?fù)異常以及呂宋海峽傳輸(LST，作為SCSTF總輸送量的指標(biāo))呈現(xiàn)高度負(fù)相關(guān)（相關(guān)系數(shù)可達(dá)0.75–0.96）。18O、C1站點(diǎn)的負(fù)SLA以及呂宋海峽傳輸(LST)時(shí)間序列之間的密切關(guān)系。">這一強(qiáng)相關(guān)性證實(shí)了珊瑚δ¹⁸O可作為重建歷史LST的可靠替代指標(biāo)。據(jù)此，研究團(tuán)隊(duì)利用該關(guān)系式重建了自1894年以來的月尺度LST序列，并結(jié)合1993年后的衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)，構(gòu)建了長達(dá)129年（1894–2022年）的連續(xù)LST記錄。

重建結(jié)果顯示，SCSTF的流入部分（以LST為代表）在過去129年間存在顯著的年際和年代際振蕩，并與厄爾尼諾-南方濤動(dòng)(ENSO)和太平洋年代際振蕩(PDO)密切相關(guān)。更重要的是，研究揭示了一個(gè)明確的長期減弱趨勢：LST以每十年-0.14?±?0.02?斯維爾德魯普(Sv，1 Sv = 10⁶m³s^-1)的速度下降。與5.15 Sv的129年平均輸送量相比，LST累計(jì)下降了35?±?5%。基于SODA再分析數(shù)據(jù)的補(bǔ)充分析表明，雖然各海峽的輸送量趨勢大小不一，但總體上SCSTF呈現(xiàn)出減弱趨勢，其中民都洛-巴拉巴克海峽的流出減弱貢獻(xiàn)了約70%的LST下降。

研究進(jìn)一步探討了驅(qū)動(dòng)這一長期變化的機(jī)制。分析發(fā)現(xiàn)，LST的變化與熱帶西太平洋的風(fēng)場變化緊密相連，特別是該區(qū)域信風(fēng)強(qiáng)度的變化以及由此產(chǎn)生的風(fēng)應(yīng)力旋度(WSC)變化。B和WSC_B。">利用時(shí)變島規(guī)則(TDIR)理論進(jìn)行量化歸因分析，結(jié)果顯示由風(fēng)場變化計(jì)算得到的LST趨勢（-0.15?±?0.02 Sv/decade）與重建趨勢高度一致。當(dāng)剔除關(guān)鍵區(qū)域(WSC_B)風(fēng)應(yīng)力旋度的年際變化和趨勢后，計(jì)算出的LST趨勢顯著減弱。這證明熱帶西太平洋信風(fēng)的增強(qiáng)是全球變暖背景下驅(qū)動(dòng)SCSTF減緩的主要機(jī)制。其動(dòng)力學(xué)過程是：增強(qiáng)的信風(fēng)在東菲律賓外海產(chǎn)生負(fù)的風(fēng)應(yīng)力旋度異常，激發(fā)下沉的羅斯貝波，導(dǎo)致海平面正異常，并通過沿海開爾文波在菲律賓周圍形成反氣旋式環(huán)流異常，最終削弱了呂宋海峽的流入。

本研究的核心結(jié)論是：基于珊瑚δ¹⁸O重建的129年記錄揭示，南海貫穿流(SCSTF)的流入輸送量(LST)存在顯著的長期減弱趨勢，在過去一個(gè)多世紀(jì)里減少了約35%。這一減緩主要?dú)w因于全球變暖背景下熱帶西太平洋信風(fēng)的持續(xù)增強(qiáng)。該研究首次利用高分辨率地質(zhì)記錄提供了SCSTF世紀(jì)尺度變化的直接證據(jù)，填補(bǔ)了長期觀測數(shù)據(jù)的空白。

其科學(xué)意義深遠(yuǎn)而廣泛：

第一，對(duì)南海本地系統(tǒng)的影響。 SCSTF減緩意味著南海與開闊大洋的水體交換速率下降。以平均輸送量5.15 Sv計(jì)算，南海水體（體積約4.24 × 10¹⁵m³）的平均更新時(shí)間從約26年延長至35年。這將深刻改變南海的熱量、淡水收支，進(jìn)而影響其溫躍層、鹽躍層結(jié)構(gòu)、層化環(huán)流、渦動(dòng)活動(dòng)以及區(qū)域海氣相互作用（如東亞季風(fēng)），并可能解釋近年來南海北部上層水體變淡等現(xiàn)象。

第二，對(duì)區(qū)域生物地球化學(xué)循環(huán)的影響。 SCSTF是影響南海營養(yǎng)鹽輸送和初級(jí)生產(chǎn)力的關(guān)鍵因子。已有研究表明，近幾十年來LST減弱與南海葉綠素a濃度下降及浮游植物生長減緩的趨勢相關(guān)。因此，SCSTF的長期減緩可能對(duì)南海的生態(tài)系統(tǒng)和漁業(yè)資源產(chǎn)生持續(xù)性影響。

第三，對(duì)更大尺度環(huán)流與氣候的調(diào)制作用。 SCSTF與印尼貫穿流(ITF)存在反相位變化關(guān)系，并對(duì)ITF的輸送起到補(bǔ)償作用。本研究發(fā)現(xiàn)SCSTF在減弱，而此前有研究指出ITF可能在增強(qiáng)，這種此消彼長的關(guān)系將調(diào)整印度洋-太平洋之間的質(zhì)量與熱量輸送，對(duì)區(qū)域乃至全球氣候產(chǎn)生連鎖反應(yīng)。

綜上所述，這項(xiàng)研究不僅將我們對(duì)南海貫穿流自然變率的認(rèn)知擴(kuò)展至百年尺度，更重要的是，它明確了人類活動(dòng)引起的全球變暖如何通過改變風(fēng)場而驅(qū)動(dòng)關(guān)鍵區(qū)域海洋環(huán)流的長期變化。這項(xiàng)成果為更準(zhǔn)確地評(píng)估和預(yù)測南海及鄰近大洋未來的物理、生態(tài)和氣候演變提供了至關(guān)重要的科學(xué)基礎(chǔ)。