在全球变暖的背景下，温度升高将导致海洋缺氧（即溶解氧降低）信号超过其内部变率。海洋缺氧是当前海洋面临的主要的环境问题之一，缺氧会增加温室气体排放，限制海洋生物的生命活动，降低海洋生物的丰度和压缩生境。因此，预测全球海洋缺氧信号的出现时间对海洋环境保护和资源管理具有重要意义。之前对海洋缺氧出现时间的研究主要关注温跃层附近的海域，对全球海洋从表层到底层的缺氧出现时间的分析缺乏。因此，本文将全球海洋分为上层海洋（0-200 m）、中层海洋（200-1000 m）和底层海洋（1000 m以下）三个区域进行研究。使用地球系统模式大型集合数值模拟项目（CESM-LENS）的数据，量化高排放（RCP8.5）和低排放（XGHG）情景下的全球和区域海洋缺氧出现时间，并探讨溶解氧的动态变化。结果表明，在XGHG和RCP8.5情景下，相比表层和底层海洋，中层海洋缺氧信号出现时间更早，面积更大。在RCP8.5情景下，超过72%的全球海洋在2080年前将出现缺氧信号。此外，中层和底层的西北太平洋、北大西洋和南大洋在2080年前将出现大面积的海洋缺氧信号。
在RCP8.5情景下，上层、中层和底层海洋缺氧信号出现的时间和面积比率。
在RCP8.5情景下，除了沿岸水域、热带海域和北大西洋北部外，海洋缺氧信号出现在超过72%的上层、中层和底层海洋。至2030年，缺氧信号出现在18±12%的上层海洋，56±10%的中层海洋和39±20%的底层海洋。至2060年，海洋缺氧信号出现在56±6%的上层海洋，72±8%的中层海洋和64±21%的底层海洋。至2080年，缺氧信号出现的面积比率在表层、中层和底层海洋分别为72±6%，76±7%和73±19%。缺氧信号在2080年前出现的平均时间分别为2043(±7 年)，2021(±4 年)和2030(±9 年)。这些结果表明中层海洋将出现最早和最大面积的缺氧信号。
在RCP8.5情景下，南大洋和北冰洋的上层、中层和底层海洋缺氧信号出现的时间和面积比率。
极地海洋缺氧信号在中底层海洋出现的时间和面积比表层更早和更大。99%的中层和95%的底层南大洋的缺氧信号分别出现在2010(±7年)，2014(±8年)。在北冰洋的三层海域中，中层海洋缺氧信号出现的平均时间最早(2010±5年)，缺氧信号的面积比率达到最大（65%）。
周韫韬课题组的主要研究方向为人类行为引起的气候变暖对海洋温盐和溶解氧等变量变化的影响。龚红静为上海交通大学海洋学院2021级博士研究生。《Geophysical Research Letters》是美国地球地理联合会（American Geophysical Union）的旗舰刊物。
论文链接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2021GL095370
