Shift in multi-decadal steric sea level trend in the tropical and subtropical western Indian Ocean (1980?2024) = 해수 입체효과에 의한 열대 및 아열대 서인도양의 장기 해수면 추세 전환: 1980?2024

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Steric sea-level change provides a primary link between ocean dynamics and heat and salt storages. However, the depth-dependent roles of temperature and salinity in shaping long-term trends of steric sea-level remain uncertain for many part of ocean, particularly on multidecadal timescales in the tropical (5–15°S) and subtropical (20–30°S) western Indian Ocean. Steric, thermosteric, and halosteric sea-level trends over 1980–2024 in the tropical and subtropical western Indian Ocean are quantified using satellite altimetry, mass estimates, profiling floats, and four ocean reanalysis products. Steric components are derived from temperature and salinity at surface to 2000 m depth, and a heave–spice framework separates vertical displacement from water-mass property changes. In both latitude bands, steric sea-level shifts from an overall fall during 1980–2004 to a rise during 2004–2024, with a stronger transition in the tropics than subtropics. Tropical steric sea-level rise is dominated by upper-ocean warming, partly offset by mid-depth salinification, whereas in the subtropics an early salinification-driven fall gives way to surface and mid-depth freshening that yields a modest rise, accompanied by mid-depth cooling and an increasing spice contribution. These results highlight significant roles of both temperature and salinity at mid-depth in regulating the steric sea-level budget across the western Indian Ocean. Despite large uncertainties of reanalysis-derived estimates for deep ocean, halosteric and spice effects are suggested to be significantly considered alongside thermosteric warming when interpreting and projecting regional sea-level change.

국문 초록 (Abstract)

체적 해수면(steric sea level) 변화는 해양 역학과 해양의 열·염 저장을 연결하는 기본적인 매개 역할을 한다. 그러나 열과 염분이 수심별로 장기 체적 해수면 추세를 형성하는 데 기여하는 정도는, 특히 열대(5–15°S)와 아열대(20–30°S) 서인도양에서 수십 년 규모 시계열에 대해서 여전히 불확실하다. 본 연구에서는 위성 고도계와 해수면 질량 추정, 프로파일링 플로트(Argo) 관측, 네 종류의 해양 재분석장을 이용하여 1980–2024년 동안 열대 및 아열대 서인도양에서의 체적, 열체적(thermosteric), 염체적(halosteric) 해수면 추세를 정량화하였다. 체적 해수면 성분은 표층부터 2000 m 수심까지의 수온과 염분 자료로부터 계산하였으며, heave–spice 분해 기법을 적용하여 밀도면의 연직 변위(heave)와 수괴 특성 변화(spice)를 분리하였다. 두 위도대 모두에서 체적 해수면은 1980–2004년에는 전반적인 하강 추세를 보이나 2004–2024년에는 상승 추세로 전환되며, 이 전환의 크기는 아열대보다 열대에서 더 크다. 열대에서는 상층 해수의 가열에 따른 열체적 팽창이 체적 해수면 상승을 주도하되, 중층(대략 500–2000 m)의 고염화에 의한 염체적 수축이 이를 부분적으로 상쇄한다. 반면 아열대에서는 초기에는 고염화에 기인한 체적 해수면 하강이 우세하지만, 이후 기간에는 표층과 중층의 담수화가 완만한 체적 해수면 상승을 유도하며, 이 과정은 중층 냉각과 점차 증가하는 spice 성분과 함께 나타난다. 이러한 결과는 서인도양 전역에서 중층 수심대의 수온과 염분 변화가 체적 해수면 수지를 조절하는 데 중요한 역할을 함을 보여준다. 아울러 재분석장을 이용한 심층 해양 추정에는 여전히 큰 불확실성이 존재하지만, 역내 해수면 변화를 해석하고 장래 변화를 전망할 때 상층 열체적 가열뿐 아니라 염체적 및 spice 효과를 함께 고려해야 함을 시사한다.

목차 (Table of Contents)

• Abstract i
• Table of Contents iii
• List of Tables iv
• List of Figures vii
• Introduction 1
• Data and Methods 5
• Results 13
• Discussions 56
• Conclusion 63
• Acknowledgement 64
• Bibliography 65
• Abstract in Korean 75