近日，省重实验室王宁练教授团队联合意大利比萨大学、中国极地研究中心等单位，以南极罗斯海难言岛（中国南极秦岭站所在地）上升海滩沉积物为研究对象，定量重建了早中全新世该区域近岸极端风暴波高的历史变化，揭示了海冰动态、洋流变化与大气环流对南极近岸极端波浪环境的协同驱动机制，并发现早中全新世罗斯海近岸风暴波高显著高于现代观测水平。2026年8月3日，该成果以《Early-Mid Holocene Ross Sea Extreme Wave Heights Reflect Sea Ice Retreat and Ocean-Atmosphere Interactions》为题发表在国际知名期刊Nature Communications上。该研究第一作者为省重实验室王硕博士，王宁练教授和张玉柱教授为共同通讯作者，合作者有意大利比萨大学Carlo Baroni教授、Maria Cristina Salvatore副教授，中国极地研究中心孙波研究员，中国科学院西北生态环境资源研究院杜志恒副研究员、武汉大学丁曦博士和平博亚洲版朱艳博士。该研究得到国家自然科学基金面上项目“南极难言岛末次冰消期以来冰川消退历史与相对海平面变化研究（资助号：41971088）”等资助。
研究背景
全球变暖正在重塑南极海岸的波浪环境。过去三十年间，南大洋极端风速增加了8%，极端波高上升了5%；海冰的持续退缩延长了开阔水域季节，进一步强化了极端风暴波浪的发育条件。然而，由于南极地区缺乏长期器测风暴波浪记录，人们对其历史波浪状态及未来变化趋势的认识仍十分有限。上升海滩沉积物能够记录极地海岸历史上最强烈的风暴波浪动力过程，对其开展系统性定量研究，可为评估持续变暖背景下南极海岸的未来风险提供可靠的地质参照。
图1 南极全新世上升海滩沉积物分布及研究区环境背景
极端风暴波高的定量重建
难言岛沿岸发育的多级上升海滩沉积物，卵砾石粒径可达米级，是极端风暴波浪留下的直接沉积印记。研究团队选取了不同级上升海滩沉积物中的690块卵砾石，系统测量并计算了其三轴尺寸及岩石密度；进而基于力矩平衡方程，分别求取了滑动、滚动与跳跃三种搬运模式下的临界波高，并利用罗斯海实测浪高数据对结果进行了验证。结果表明，约8.0–5.0 ka期间，典型风暴波高约为1–3 m，极端风暴波高可达4–9 m，显著高于现代观测水平（PIPERS浮标平均显著波高仅约0.5 m）。其中，7.5 ka、6.5 ka与6.0为极端事件的相对高发时期。
图2 南极难言岛上升海滩沉积物的野外照片、10Be采样点及地形剖面
极端风暴波高约束下的相对海平面重建与GIA验证
上升海滩沉积物的堆积高度同时受海平面位置与波浪爬高的双重控制。在以往南极全新世海平面重建研究中，通常直接以滩脊顶部高程作为古海平面指示，却未对波浪爬高加以扣除，这一系统性偏差普遍存在。研究团队的风暴波高定量重建结果，为这一校正提供了依据。以波高反演结果对各滩脊高程逐一修正后，重建的全新世相对海平面曲线与W12、ICE-5G、ICE-6G等主流冰川均衡调整（GIA）模型总体吻合，高海拔滩脊所指示的冰川退缩时间较现有参考曲线早约0.5–1.0 ka，支持罗斯海西部早全新世快速去冰的假说。
图3 冰后期特拉诺瓦湾海岸演化过程与相对海平面变化重建
海冰-深层洋流-大气环流的三重耦合驱动
早中全新世罗斯海风暴波浪活动的增强，是海冰、深层洋流与大气环流三重机制协同作用的结果。冰芯记录显示，约11.8–8.2 ka期间罗斯海季节性海冰显著减少、开阔水域大幅扩张，为波浪能量积累提供了根本性的物理前提。与此同时，绕极深层洋流入侵增强，可能驱动罗斯冰架进一步退缩，扩大开阔水域并强化海气热交换，进一步促进风暴波浪发育。在大气环流层面，主要滩脊形成期与热带太平洋ENSO活动增强期高度吻合，厄尔尼诺事件促使风暴轨迹向极地偏移，间接放大特拉诺瓦湾近岸波浪能量。约8.6 ka阿德利企鹅首次定殖特拉诺瓦湾的生态记录，从独立角度印证了这一高能风暴活跃期的存在。
上述多源证据表明，南极近岸波浪环境对气候系统多尺度变化具有高度敏感性。当前南极海冰加速减退的气候背景与早中全新世高能风暴活跃期具有高度相似性，随着海冰持续退缩，南极海岸将面临更强烈的极端波浪冲击，其对冰架稳定性、海岸侵蚀乃至全球海平面变化的潜在影响，值得持续关注。
图4 重建波高与风暴事件概率分布及其驱动因素（温度、海冰、IRD、ENSO）对比
论文链接：//www.nature.com/articles/s41467-026-76311-y
