海洋與氣候?qū)W視域下中北太平洋過渡區(qū)研究現(xiàn)狀、啟示與對(duì)策

齊慶華 靖春生

摘要：中北太平洋過渡區(qū)是高低緯海洋西邊界強(qiáng)化動(dòng)力系統(tǒng)的接續(xù)區(qū)和交匯區(qū)，是大尺度和中小尺度海洋過程的突出集中區(qū)，是研究海洋和海氣系統(tǒng)多尺度過程與海洋氣候和環(huán)境生態(tài)效應(yīng)的關(guān)鍵區(qū)。文章從海洋學(xué)和氣候?qū)W角度簡述中北太平洋過渡區(qū)相關(guān)海域有關(guān)科學(xué)研究成果，并就相關(guān)科學(xué)問題研究現(xiàn)狀和不足提出啟發(fā)性研究對(duì)策和建議。結(jié)果表明，中北太平洋過渡區(qū)對(duì)認(rèn)識(shí)全球變暖背景下海洋與氣候變化的臨界條件、臨界狀態(tài)、跨界觸發(fā)、通道機(jī)制等研究具有重要參考價(jià)值，建議通過國際合作主導(dǎo)引領(lǐng)相關(guān)地區(qū)海洋自主或聯(lián)合調(diào)查，系統(tǒng)構(gòu)建氣候變化觀測(cè)體系，發(fā)展多尺度過程互饋機(jī)制和可預(yù)測(cè)性研究，創(chuàng)建仿生仿真多功能耦合模型，突破致害致災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)評(píng)估與區(qū)劃技術(shù)關(guān)鍵，為深化海洋與氣候變化認(rèn)識(shí)，防災(zāi)減災(zāi)研究，海洋區(qū)域治理和海洋環(huán)境與生態(tài)安全保障提供堅(jiān)實(shí)的科技支撐。

關(guān)鍵詞：北太平洋環(huán)流系統(tǒng);中高緯相互作用;中尺度海氣相互作用;氣候臨界;海洋氣候安全治理

中圖分類號(hào)：P7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1005-9857（2023）05-0017-10

0 引言

中北太平洋過渡區(qū)縱跨副熱帶和亞北極海區(qū)，續(xù)接高低緯大尺度海洋西邊界強(qiáng)化動(dòng)力系統(tǒng)（如，親潮和黑潮）[1]，作為顯著非線性動(dòng)力不穩(wěn)定區(qū)和冷暖水體交匯區(qū)，它是研究海洋鋒面、水團(tuán)、渦旋和湍流混合等中小尺度過程特有的重點(diǎn)海域[2-5]（圖1）。同時(shí)，中北太平洋過渡區(qū)鏈接低緯度和高緯度海區(qū)相互作用（如，西風(fēng)異常、瞬變渦與波動(dòng)及E-P通量輻散異常等）[6-8]，是研究大尺度海氣環(huán)流變異（如，北太平洋副熱帶環(huán)流、大氣河等）[9-10]、中尺度海氣相互作用（主要體現(xiàn)海洋作用于大氣，如季節(jié)內(nèi)振蕩）[11-12]及最強(qiáng)年際信號(hào)（ENSO）[13]和太平洋年代際振蕩（PDO）[14]等高影響海洋氣候變率與可預(yù)測(cè)性的典型區(qū)域。該海域是北極冰融[15]、污染和輻射等物質(zhì)匯集輸運(yùn)（如，太平洋垃圾渦旋、污染物和核放射性物質(zhì)輸運(yùn)等）[16-17]、風(fēng)暴軸遷移[18]、泛北太平洋地區(qū)極端溫度[19]等環(huán)境氣候異常和災(zāi)害發(fā)生的關(guān)鍵引發(fā)區(qū)和熱動(dòng)力機(jī)制源區(qū)，嚴(yán)重影響北太平洋海洋物質(zhì)能量平衡、聲環(huán)境、生物地球化學(xué)過程和極地系統(tǒng)的快速變化[20-24]，對(duì)區(qū)域海洋與全球氣候變化、防災(zāi)減災(zāi)研究以及國家和地區(qū)氣候環(huán)境和生態(tài)安全保障具有重要的科學(xué)與實(shí)踐意義。

1 數(shù)據(jù)與方法

由于數(shù)據(jù)的限制，目前圍繞中北太平洋過渡區(qū)開展的研究工作較少，且研究成果缺乏系統(tǒng)性。本文主要基于國內(nèi)外中北太平洋過渡區(qū)，特別是相關(guān)海域開展的觀測(cè)調(diào)查、研究工作和現(xiàn)有文獻(xiàn)資料，從海洋學(xué)和氣候?qū)W角度梳理，簡述中北太平洋過渡區(qū)相關(guān)科學(xué)成果，并就研究現(xiàn)狀、主要科學(xué)問題和研究啟示，提出有關(guān)啟發(fā)性對(duì)策建議，以期為深化海洋與氣候環(huán)境變化的系統(tǒng)性認(rèn)識(shí)和可預(yù)測(cè)性研究，以及海洋開發(fā)與管理、海洋環(huán)境生態(tài)保護(hù)、防災(zāi)減災(zāi)與海洋氣候治理提供必要的科學(xué)參考和科技支撐。

2 中北太平洋過渡區(qū)海洋學(xué)研究現(xiàn)狀與啟示

2.1 海洋多尺度動(dòng)力過程研究

從海洋動(dòng)力學(xué)角度而言，中北太平洋過渡區(qū)突出呈現(xiàn)小尺度湍流到大尺度環(huán)流的完整動(dòng)力學(xué)體系，具有較為系統(tǒng)的海洋動(dòng)力尺度臨界條件，能提供能量串級(jí)信息通道，是海洋多尺度過程演化和機(jī)制研究的理想?yún)^(qū)。

研究表明，雙擴(kuò)散是中北太平洋中層水形成的重要因子[25]。受西風(fēng)帶影響，中北太平洋過渡區(qū)主要屬于風(fēng)速和有效波高重現(xiàn)期的大值和極值區(qū)[26]。

海浪的破碎、攪拌混合以及波致應(yīng)力等對(duì)海洋動(dòng)力過程具有重要的影響和作用[27]，模式研究表明，在考慮海浪破碎、波致與攪拌混合等作用后，對(duì)北太平洋SST的模擬有較明顯改善[28-29]。有關(guān)北太平洋海域中尺度渦的典型特征分析表明，中北太平洋海區(qū)是海洋中尺度渦的集中區(qū)，其中反氣旋渦多產(chǎn)生于35°N 以北海區(qū)，以南海區(qū)則以氣旋渦為主[30]。

中尺度渦和風(fēng)場的高頻變化可誘發(fā)海洋和大氣季節(jié)內(nèi)振蕩，進(jìn)而發(fā)展演化為海洋與氣候異常[31-33]。

中北太平洋過渡區(qū)是聯(lián)系副熱帶與亞極地環(huán)流的樞紐區(qū)，海洋環(huán)流系統(tǒng)歸屬于風(fēng)生環(huán)流，且以季節(jié)以上尺度低頻變異為典型特征。海洋環(huán)流的變化調(diào)控北太平洋整體能量輸送與平衡，影響北太平洋大氣環(huán)流和全球氣候變化[9]。作為海洋內(nèi)部大尺度波動(dòng)，Rossby波在維持中北太平洋地區(qū)環(huán)流、能量傳播等海洋動(dòng)力過程調(diào)整與能量輸運(yùn)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用[34]。體現(xiàn)海洋深層次流動(dòng)的大洋熱鹽環(huán)流，控制著約90%的大洋水體，是全球氣候系統(tǒng)的重要調(diào)控因子，其異常變化會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的氣候突變[35]。

不同于北大西洋活躍的深層水，北太平洋僅能形成中層水[36]，親潮水次表層入侵對(duì)中層水的形成具有重要作用[37]，而近慣性內(nèi)波可導(dǎo)致跨密度混合，進(jìn)而影響中北太平洋大尺度經(jīng)向翻轉(zhuǎn)熱鹽環(huán)流的形成與發(fā)展[38-39]。中北太平洋過渡區(qū)是北太平洋副熱帶中部模態(tài)水（NPCMW）的主要分布區(qū)[25，40]，模態(tài)水潛沉與浮露是北太平洋副熱帶和熱帶相互作用的關(guān)鍵熱動(dòng)力學(xué)途徑[41]。同時(shí)，海洋鋒面是中北太平洋過渡區(qū)形成的重要特征[42]，研究表明，中北太平洋鋒區(qū)是影響上空（邊界層以至整個(gè)對(duì)流層）大氣的顯著區(qū)，對(duì)中北太平洋天氣尺度瞬變擾動(dòng)（波或渦旋）、大氣風(fēng)暴軸、西風(fēng)急流均有重要影響[43]。

目前，中北太平洋過渡區(qū)多尺度海洋動(dòng)力過程的針對(duì)性分析探究十分薄弱，研究成果主要集中于北太平洋大范圍地區(qū)海洋多尺度動(dòng)力過程研究，這為中北太平洋過渡區(qū)的海洋學(xué)認(rèn)識(shí)提供了扎實(shí)研究基礎(chǔ)。而有關(guān)中北太平洋過渡區(qū)海洋多尺度（特別是中尺度和亞中尺度）動(dòng)力過程、能量串級(jí)與災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等跨尺度和跨學(xué)科研究是海洋動(dòng)力學(xué)未來重要的研究方向，必將成為區(qū)域海洋學(xué)研究的創(chuàng)新策源重點(diǎn)區(qū)。

2.2 生物地球化學(xué)過程影響與生態(tài)環(huán)境效應(yīng)

中北太平洋海洋鋒區(qū)是海洋的高生產(chǎn)力區(qū)域[42]。對(duì)中北太平洋過渡區(qū)水團(tuán)的分析表明，幼魚的分布受到水團(tuán)特性的調(diào)控[44]，相關(guān)科學(xué)問題對(duì)大洋漁業(yè)的開發(fā)具有重要研究意義[45]。由于波浪使得氣體傳輸速率加大，中北太平洋地區(qū)海洋對(duì)大氣CO2 的吸收明顯增加[46]。尤其是中北太平洋過渡區(qū)處于自生源、生源、陸源和火山源等物質(zhì)能量進(jìn)入大洋循環(huán)的動(dòng)力關(guān)鍵區(qū)。有關(guān)日本福島核電站泄漏在海洋中的傳輸及擴(kuò)散的數(shù)值模擬結(jié)果表明，核廢料濃度以及演變主要受洋流系統(tǒng)的影響[47]。

此外，北太平洋是塑料垃圾和微塑料污染的重災(zāi)區(qū)[48]，有害物質(zhì)通過動(dòng)力輸運(yùn)會(huì)對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響，并可導(dǎo)致高危險(xiǎn)性的生態(tài)災(zāi)害，其中，中北太平洋過渡區(qū)是重要的路徑傳輸區(qū)和輸送調(diào)控區(qū)[49]。

總體而言，作為高低緯西邊界強(qiáng)流的接續(xù)區(qū)，由于動(dòng)力不穩(wěn)定性以及冷暖水的交匯，中北太平洋在西風(fēng)帶的影響下，聚集了小尺度海洋波浪、中尺度海洋渦旋以及大尺度海洋環(huán)流等多尺度海洋動(dòng)力過程，對(duì)北太平洋海盆水團(tuán)特征、流動(dòng)與混合及其對(duì)物質(zhì)和能量的輸送起著關(guān)鍵作用，對(duì)維持和調(diào)控海洋生物生態(tài)系統(tǒng)的演化具有重要的海洋學(xué)意義。然而，由于對(duì)海洋動(dòng)力過程認(rèn)識(shí)的不足，有關(guān)中北太平洋過渡區(qū)生物地球化學(xué)循環(huán)和驅(qū)動(dòng)機(jī)制的研究還十分缺乏，對(duì)整個(gè)北太平洋地區(qū)區(qū)域海洋生態(tài)環(huán)境研究進(jìn)展和災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防治與管理產(chǎn)生不容忽視的影響。同時(shí)，作為海洋的主要失熱區(qū)，中北太平洋通過強(qiáng)烈的海氣相互作用，嚴(yán)重影響區(qū)域和全球氣候環(huán)境調(diào)整與變遷。

3 中北太平洋過渡區(qū)氣候?qū)W研究現(xiàn)狀與啟示

3.1 中尺度海氣相互作用研究

中緯度海洋鋒和中尺度渦等海洋中尺度系統(tǒng)的海洋與大氣作用關(guān)系主要體現(xiàn)為海洋強(qiáng)迫大氣[50]，這里稱為中尺度海氣相互作用[51]，對(duì)海洋與氣候變化及其可預(yù)測(cè)性研究具有重要意義[52]。分析表明，海洋鋒區(qū)和中尺度海洋渦旋區(qū)海溫異常與上空風(fēng)場呈明顯正相關(guān)關(guān)系，且在強(qiáng)鋒區(qū)和日尺度的變化上，附帶海洋波動(dòng)和瞬態(tài)渦旋的產(chǎn)生，使得兩者相關(guān)更為顯著[53-54]。中尺度海洋系統(tǒng)強(qiáng)迫可改變界面熱通量和大氣邊界層不穩(wěn)定性，增加動(dòng)量通量，增強(qiáng)垂向混合，其影響可延伸至對(duì)流層，使得大氣斜壓性增強(qiáng)，影響天氣尺度氣旋移動(dòng)路徑[55-58]，同時(shí)中尺度暖性系統(tǒng)（中尺度暖渦）可進(jìn)一步增強(qiáng)臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度。而在較長時(shí)間尺度上，中尺度海洋鋒和中尺度渦旋通過海平面氣壓調(diào)整引起上空大氣的遲滯響應(yīng)[59]?？梢姡谐叨群庀嗷プ饔脵C(jī)制發(fā)生作用與中尺度海洋系統(tǒng)尺度、大氣穩(wěn)定性和調(diào)整時(shí)間、風(fēng)場背景等密切相關(guān)。尤其是中北太平洋是天氣尺度擾動(dòng)活躍的區(qū)域，中尺度海洋系統(tǒng)造成低層大氣斜壓性增強(qiáng)，誘發(fā)大氣瞬變渦旋活動(dòng)，通過渦度強(qiáng)迫等造成風(fēng)暴軸和西風(fēng)急流異常，影響中北太平洋海洋水汽、熱量與西風(fēng)異常信號(hào)向周邊大陸、低緯度海區(qū)和高緯度極地區(qū)域的輸送和傳播[60-62]，影響區(qū)域和全球海洋氣候與環(huán)境生態(tài)。中尺度海氣相互作用對(duì)氣候模式的研發(fā)具有重要作用。中北太平洋過渡區(qū)是中尺度相互作用的典型區(qū)和關(guān)鍵區(qū)，由于長期連續(xù)實(shí)測(cè)系統(tǒng)和平臺(tái)的缺乏，對(duì)中北太平洋中尺度海氣相互作用的觀測(cè)和研究尚有待系統(tǒng)深入。

3.2 高低緯度相互作用鏈接與氣候環(huán)境效應(yīng)

北太平洋海氣耦合作用系統(tǒng)的年際（ENSO）和年代際變率[太平洋年代際振蕩（PDO）和北太平洋渦旋振蕩（NPGO）]是氣候系統(tǒng)變化的最強(qiáng)信號(hào)，核心區(qū)分別位于熱帶赤道太平洋和中緯度北太平洋海區(qū)[63]。北太平洋PDO 和NPGO 分別對(duì)應(yīng)于不同的大氣強(qiáng)迫模態(tài)，PDO 主要受阿留申低壓異常的強(qiáng)迫，而NPGO 則主要受大氣中北太平洋濤動(dòng)（NPO）強(qiáng)迫[64-65]。大洋環(huán)流動(dòng)力變化則是形成PDO、NPGO 的重要媒介[66]。未來氣候情景預(yù)估結(jié)果顯示，全球穩(wěn)定增暖的情境下PDO 和NPGO 強(qiáng)度均比歷史時(shí)期弱，且主周期縮短，可能與全球增暖海洋層結(jié)增強(qiáng)導(dǎo)致的Rossby波變快有關(guān)[67]。

就海洋內(nèi)部而言，中北太平洋過渡區(qū)年代際變化主模態(tài)涉及北太平洋模態(tài)（NPM）和東北太平洋模態(tài)（ENPM）[63，68]。此外，北太平洋年際和年代際變率并非相互獨(dú)立。研究表明，北太平洋年代際變化不僅源于中北太平洋[69]，依賴于局地的中緯度海氣耦合過程，體現(xiàn)中緯度海氣相互作用的本征模態(tài)[70]，而且可以通過大氣橋和海洋橋的快慢過程形成自適應(yīng)年代際振蕩[71]。中北太平洋在北太平洋年代際氣候調(diào)整及其熱動(dòng)力過程中起重要的作用。

其中，海氣界面湍流熱通量交換是海氣相互作用的關(guān)鍵過程，湍流熱通量可引起局地海溫的變化，同時(shí)，海洋內(nèi)部動(dòng)力作用引發(fā)的海溫異常對(duì)湍流熱通量變化起主要作用[72]。北太平洋中緯度阻塞高壓是影響局地和區(qū)域天氣氣候的重要大氣現(xiàn)象，合成分析表明，受天氣尺度瞬變擾動(dòng)活動(dòng)作用[73]，阻塞異常增強(qiáng)時(shí)，500hPa位勢(shì)高度異常呈現(xiàn)為典型的太平洋-北美（PNA）遙相關(guān)波列，而風(fēng)暴軸則表現(xiàn)為瞬變渦旋，向東北傳播，海表溫度異常在中緯度為太平洋年代際振蕩（PDO）模態(tài)，與其對(duì)應(yīng)，在熱帶赤道太平洋，海表溫模態(tài)呈現(xiàn)為LaNina型[74]。北太平洋氣候系統(tǒng)的年代際調(diào)整對(duì)北太平洋大氣河的影響起主導(dǎo)作用[75]，且與北極濤動(dòng)以及臺(tái)風(fēng)和颶風(fēng)的頻次密切關(guān)聯(lián)[76-77]，并嚴(yán)重影響海洋生態(tài)系統(tǒng)[64，78]。相關(guān)機(jī)制研究指出，熱帶地區(qū)大氣環(huán)流對(duì)北太平洋年代際模態(tài)的響應(yīng)具有斜壓結(jié)構(gòu)特征，而對(duì)中高緯度地區(qū)的影響呈正壓結(jié)構(gòu)特征[79]。目前，基于海氣耦合模式，北太平洋年代際變率的空間結(jié)構(gòu)和多時(shí)間尺度性雖已能得到模擬[80-81]，但精細(xì)化程度仍較低。

需指出的是，中北太平洋過渡區(qū)不僅影響局地海洋與天氣氣候，通過大氣橋鏈接中低緯度海洋相互作用[82]，還特別調(diào)控中高緯度相互作用和極地海洋升溫、融冰、碳吸收和酸化等快速變化[83-85]，并對(duì)全球氣候環(huán)境變化產(chǎn)生嚴(yán)重作用影響[23]。研究顯示，中北太平洋SST 增強(qiáng)，可抑制行星波向平流層的傳播，形成更穩(wěn)定和持續(xù)的北極渦旋，導(dǎo)致較低的臭氧水平[86]。風(fēng)暴軸是中北太平洋過渡區(qū)天氣瞬變擾動(dòng)最活躍的地區(qū)[18]，分析表明，冬季極渦的異常變化可對(duì)中北太平洋風(fēng)暴軸產(chǎn)生影響[87]，而風(fēng)暴軸活動(dòng)與冬季影響中國的冷空氣活動(dòng)頻次密切關(guān)聯(lián)[88]。中北太平洋海域受副熱帶高壓控制，蒸發(fā)大于降水，是全球水汽和能量循環(huán)的重要來源，通過調(diào)節(jié)大氣環(huán)流，中北太平洋可觸發(fā)水汽和能量循環(huán)調(diào)整，引發(fā)氣候環(huán)境系統(tǒng)發(fā)生變異。尤其是受西風(fēng)急流的影響，中北太平洋對(duì)中亞大陸沙塵暴和東亞地區(qū)氣溶膠的遠(yuǎn)程運(yùn)移和沉降起到了重要作用[89-90]，為該海區(qū)提供了95%的鐵元素，并進(jìn)一步通過海洋地球化學(xué)循環(huán)主導(dǎo)調(diào)控海洋初級(jí)生產(chǎn)力[91-92]。

綜上所述，中北太平洋過渡區(qū)是副熱帶環(huán)流和亞極地環(huán)流的動(dòng)力樞紐，作為動(dòng)量、浮力通量以及物質(zhì)和熱量的關(guān)鍵輸運(yùn)區(qū)，鏈接低中高緯度海氣系統(tǒng)和相互作用，同時(shí)作為年代際振蕩核心區(qū)，調(diào)整區(qū)域、極地和全球氣候系統(tǒng)，是全球氣候臨界狀態(tài)的重要表征，是研究氣候系統(tǒng)臨界突變的熱點(diǎn)區(qū)域，具有顯著的氣候?qū)W意義。當(dāng)前，圍繞中北太平洋過渡區(qū)的海洋氣候耦合體系研究，包括中低緯相互作用、中高緯相互作用、中尺度海氣相互作用等過程、機(jī)理和影響相當(dāng)缺乏，尤其亟須發(fā)展以中北太平洋過渡區(qū)為中心的海洋與氣候臨界研究。鑒于區(qū)域和全球海洋氣候系統(tǒng)復(fù)雜的互作互饋動(dòng)力結(jié)構(gòu)和作用關(guān)系，應(yīng)以中北太平洋過渡區(qū)為切入和突破，加強(qiáng)區(qū)域海洋氣候觀測(cè)，系統(tǒng)深入分析區(qū)域和全球氣候環(huán)境臨界條件，臨界突變機(jī)制，作用通道，可能影響和關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)，為氣候環(huán)境變化和預(yù)測(cè)、防災(zāi)減災(zāi)和安全保障提供必要的科學(xué)基礎(chǔ)和科技支撐服務(wù)。

4 存在不足與對(duì)策建議

為深入認(rèn)識(shí)中北太平洋過渡區(qū)的海洋與氣候?qū)W意義，豐富區(qū)域海洋與氣候和環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的深入研究。本文簡述了該海域和相關(guān)區(qū)域海洋多尺度動(dòng)力過程，生物地球化學(xué)循環(huán)及其海洋環(huán)境生態(tài)效應(yīng)，中尺度海氣相互作用和中高緯度相互作用以及氣候效應(yīng)等相關(guān)研究現(xiàn)狀。當(dāng)前有關(guān)中北太平洋地區(qū)開展的研究成果相當(dāng)匱乏，尤其海洋與氣候?qū)W視域下，針對(duì)中北太平洋過渡區(qū)的相關(guān)研究還存在相當(dāng)?shù)牟蛔?，簡要總結(jié)如下。

（1）2019年“全球變化與海氣相互作用”專項(xiàng)于2019年在中北太平洋實(shí)施海洋水體綜合調(diào)查，填補(bǔ)了我國在該區(qū)域自主調(diào)查與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的空白，為全球氣候變化、海洋環(huán)境預(yù)報(bào)和防災(zāi)減災(zāi)提供了數(shù)據(jù)支撐。然而，目前針對(duì)中北太平洋過渡區(qū)的專項(xiàng)調(diào)查仍十分缺乏，亟待通過實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的獲取，進(jìn)而為深入系統(tǒng)研究中北太平洋海洋與氣候變化奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

（2）由于數(shù)據(jù)的缺乏，當(dāng)前對(duì)中北太平洋過渡區(qū)各種海洋動(dòng)力過程特征規(guī)律及串級(jí)和能量信息通道，特別是海洋影響大氣的中尺度過程（如海洋中尺度渦旋，中層水演化等）、渦波流相互作用、中高緯度海氣相互作用，以及扭結(jié)齒合區(qū)域海洋和全球氣候變化的臨界狀態(tài)、跨界條件和動(dòng)力機(jī)制研究相當(dāng)薄弱，加之中北太平洋是重要的碳源，這極大影響著對(duì)區(qū)域海洋環(huán)境和全球氣候變化的可預(yù)測(cè)性研究。

（3）圍繞中北太平洋過渡區(qū)域的海洋物理環(huán)境、化學(xué)、生物和生態(tài)要素的重要資料、生物多樣性基線、時(shí)空分布規(guī)律、生物地球化學(xué)要素和污染物的溯源分析、輸送通道和路徑及相關(guān)強(qiáng)迫動(dòng)力機(jī)制研究還很不足。有關(guān)全球變化下中北太平洋過渡區(qū)的區(qū)域海洋響應(yīng)、生態(tài)動(dòng)力學(xué)規(guī)律和模型構(gòu)建以及海洋生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)等研究進(jìn)展緩慢。

（4）中北太平洋過渡區(qū)通過海氣相互作用會(huì)影響登陸我國的臺(tái)風(fēng)生成和中部型厄爾尼諾的暴發(fā)，進(jìn)而對(duì)包括我國在內(nèi)的周邊地區(qū)乃至全球造成嚴(yán)重的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，而針對(duì)中北太平洋過渡區(qū)引發(fā)相關(guān)海洋災(zāi)害致害致災(zāi)閾值分析、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估和等級(jí)區(qū)劃以及風(fēng)險(xiǎn)管理與治理尚待逐步開展。

針對(duì)目前中北太平洋過渡區(qū)研究現(xiàn)狀，就相關(guān)科學(xué)問題提出以下啟發(fā)性研究對(duì)策建議。

（1）加強(qiáng)主導(dǎo)和引領(lǐng)中北太平洋過渡區(qū)國際聯(lián)合海洋調(diào)查，集中于系統(tǒng)構(gòu)建關(guān)注區(qū)高分辨率多要素氣候變化精準(zhǔn)探測(cè)、監(jiān)測(cè)和氣候觀測(cè)體系。

協(xié)同遙感技術(shù)和現(xiàn)場調(diào)查等多功能異構(gòu)觀測(cè)平臺(tái)，設(shè)計(jì)開發(fā)最優(yōu)組網(wǎng)方案，研發(fā)仿生傳感和原位觀測(cè)技術(shù)方法，建立相關(guān)區(qū)域海洋與大氣氣候變化跨尺度、跨界面自適應(yīng)過程化立體觀測(cè)體系和信息系統(tǒng)。

（2）發(fā)展中北太平洋過渡區(qū)多尺度過程互作互饋與能量信息通道機(jī)制及可預(yù)測(cè)研究，致力于深刻厘清全球變化下區(qū)域海洋與氣候變化臨界條件與跨界（尺度）機(jī)理。

從復(fù)雜系統(tǒng)科學(xué)和整體論角度，分析中北太平洋過渡區(qū)多尺度海洋動(dòng)力過程、中尺度海氣耦合、中高緯相互作用以及極地快速變化響應(yīng)、反饋與調(diào)控機(jī)制，校驗(yàn)與改進(jìn)多圈層氣候耦合預(yù)測(cè)模型，從區(qū)域海洋防災(zāi)減災(zāi)與國家海洋安全保障角度，研判海洋氣候與環(huán)境生態(tài)變化臨界狀態(tài)和臨界點(diǎn)觸發(fā)，發(fā)展安全隸屬度模糊控制新方法。

（3）創(chuàng)新中北太平洋過渡區(qū)生源要素地球化學(xué)遷移轉(zhuǎn)化過程研究，豐富于系統(tǒng)性海洋生態(tài)動(dòng)力學(xué)理論，推進(jìn)建構(gòu)多學(xué)科交叉和多圈層耦合的仿生仿真功能模型。

通過多學(xué)科數(shù)據(jù)同化、網(wǎng)格優(yōu)化和過程參數(shù)化先進(jìn)技術(shù)方法，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能，從大生態(tài)和大數(shù)據(jù)角度，深度融合精細(xì)化多源數(shù)據(jù)觀測(cè)，闡明海洋動(dòng)力與海洋環(huán)境和生態(tài)的脅迫響應(yīng)及適應(yīng)機(jī)理，關(guān)注海洋物質(zhì)能量平衡，尤其是熱收支、水分和碳循環(huán)，開展跨界面、跨圈層的生物地球化學(xué)和碳循環(huán)核算、動(dòng)力過程模擬，集成架構(gòu)區(qū)域生態(tài)動(dòng)力多功能尺度全息化模型。

（4）強(qiáng)化致害致災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)評(píng)估與區(qū)劃，針對(duì)海洋災(zāi)害、雙碳目標(biāo)、生態(tài)環(huán)境問題，突破關(guān)鍵技術(shù)限制，服務(wù)于深化地區(qū)和全球海洋氣候環(huán)境與生態(tài)安全治理。

加強(qiáng)氣候變化下海洋動(dòng)力、聲場環(huán)境、生物生境與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)和閾值研究，協(xié)同攻關(guān)多致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、生態(tài)復(fù)合韌性和臨界點(diǎn)診斷關(guān)鍵技術(shù)，評(píng)估和建立區(qū)域海洋生態(tài)系統(tǒng)健康狀況、生物多樣性、生態(tài)功能服務(wù)、氣候與災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)區(qū)劃（分區(qū)分類分級(jí)分時(shí)）以及預(yù)警防控、應(yīng)急決策和精準(zhǔn)調(diào)控體系，提高防治處置和修復(fù)保護(hù)效率，不斷提升對(duì)未來海洋健康永續(xù)的智慧和智能化管理決策水平。

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