近日，中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋環(huán)境國家重點實驗室（LTO）研究員杜巖團隊利用機器學習的方法識別了三種南極中層水(AAIW)，揭示了三種AAIW的形成位置和輸運路徑。該研究成果由博士研究生夏星月為第一作者發(fā)表在期刊Geophysical Research Letters（《地球物理研究通訊》）上，合作者包括研究員修鵬、助理研究員洪宇。

　　AAIW是一種在南大洋亞南極鋒面(SAF)周圍形成的水團，它源自于南極表層水(AASW)，其形成和輸運是南大洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流的分支，對世界大洋的熱量、淡水、碳以及營養(yǎng)鹽收支具有重要影響。近年來隨著觀測資料日益增多，我們對AAIW的來源及輸運路徑的理解更加深刻，即便如此，AAIW的形成在學術(shù)界仍存在較大爭議。 

　　與以往使用傳統(tǒng)屬性分類的研究不同，該研究應用了一種無監(jiān)督的機器學習方法，對Argo溫度和鹽度剖面進行自主分類，并從南大洋體系中識別出三種類型的AAIW。一是東南太平洋AAIW，形成于SAF以北的德雷克海峽西側(cè)角，會隨海流輸運到南太平洋的副熱帶環(huán)流系統(tǒng)；二是南太平洋AAIW，形成于SAF周圍的南太平洋，會隨著SAF跨過德雷克海峽，隨后和副熱帶水混合導致其鹽度更咸、密度更大；三是繞極AAIW，為最冷和最淡的AAIW，分布于SAF和極鋒(PF)之間的繞極區(qū)域, 會在德雷克海峽東側(cè)的匯流區(qū)域注入海洋內(nèi)部。分類結(jié)果與前人的研究結(jié)果相一致，但該研究發(fā)現(xiàn)了在不同地區(qū)形成不同類型的AAIW。此外，該研究方法也證明了機器學習技術(shù)在處理海洋大數(shù)據(jù)和識別傳統(tǒng)屬性分類方法難以區(qū)分的AAIW類型方面的優(yōu)勢。 

圖1. 機器學習的方法對30°S以南Argo剖面進行14種簇劃分，疊加了5個鋒面。三個暖色系的簇是AAIW(簇8-10)。   

　　本研究得到了國家自然科學基金(42090042,41906180)、中國科學院重點項目(133244KYSB20190031)和廣東省基礎與應用基礎研究基金(2022A1515011933)的資助。 

　　相關(guān)論文信息： Xia, X., Hong, Y., Du, Y., & Xiu, P. (2022). Three types of Antarctic Intermediate Water revealed by a machine learning approach. Geophysical Research Letters, 49, e2022GL099445. https://doi.org/10.1029/2022GL099445