近日，中國科學(xué)院南海海洋研究所熱帶海洋環(huán)境國家重點實驗室（LTO）杜巖團(tuán)隊在海洋熱浪垂向結(jié)構(gòu)研究方面取得新進(jìn)展。相關(guān)研究成果以“Vertical structures of marine heatwaves”為題，發(fā)表在國際著名期刊Nature Communications上，副研究員張瑩為第一作者，研究員杜巖為通訊作者，合作者包括澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織首席研究科學(xué)家Ming Feng研究員和高級首席研究科學(xué)家Alistair J. Hobday研究員。
海洋熱浪是發(fā)生在海洋中的異常暖水事件，通常定義為海表溫度至少連續(xù)五天超過季節(jié)性氣候平均態(tài)第九十百分位閾值。海洋熱浪持續(xù)時間可達(dá)數(shù)月，覆蓋范圍可至數(shù)千平方公里。在全球變暖背景下，海洋熱浪發(fā)生頻次增多，持續(xù)時間變長。在過去數(shù)十年，破紀(jì)錄的海洋熱浪事件席卷全球海洋（圖1）。海洋熱浪會影響大氣環(huán)流及降水分布，從而引發(fā)洪澇、干旱和野火等極端天氣事件；還會導(dǎo)致海洋生物死亡、漁業(yè)減產(chǎn)和物種遷移，進(jìn)而破壞海洋生態(tài)系統(tǒng)多樣性和穩(wěn)定性。已有研究表明，海洋熱浪的暖異常并不局限在海洋表層，也可抵達(dá)海洋深層；此外，不同影響深度的海洋熱浪的驅(qū)動機(jī)制和海洋生物響應(yīng)都具有顯著差異。然而，目前我們對全球海洋熱浪的垂向結(jié)構(gòu)和影響深度尚不清楚。
本研究基于衛(wèi)星觀測的海表溫度和Argo觀測的次表層溫度剖面數(shù)據(jù)，定義了4類主要的具有不同垂向結(jié)構(gòu)的海洋熱浪：淺層、次表層反向型、次表層加強(qiáng)型和深層海洋熱浪（圖1），并分析了這4類海洋熱浪的時空特征及相關(guān)的動力機(jī)制。研究結(jié)果表明，具有不同垂向結(jié)構(gòu)的海洋熱浪的空間分布具有顯著差異性，其中次表層反向型和次表層加強(qiáng)型海洋熱浪在低緯度海域占比較高，而淺層和深層海洋熱浪多發(fā)于中高緯度海域。海洋多尺度動力過程（例如海洋行星波動、中尺度渦旋、邊界流等）對海洋熱浪的垂向結(jié)構(gòu)形成具有重要作用，這也反映了海洋動力過程對海洋熱量再分配的重要影響。淺層與次表層反向型海洋熱浪的影響深度較淺，而次表層加強(qiáng)型和深層海洋熱浪具有較深的影響深度，其空間分布與海洋的熱動力背景密切相關(guān)。在過去20年，由于海洋的持續(xù)升溫，這4類海洋熱浪呈顯著增多的趨勢，并伴隨著影響深度加深。
該研究揭示了全球海洋熱浪垂向結(jié)構(gòu)的多樣性及其時空特征對全球氣候變暖背景下海洋儲熱及熱量再分配的指示作用。研究結(jié)果有助于對海洋極端事件時空特征及形成機(jī)理的系統(tǒng)認(rèn)識，為構(gòu)建海洋災(zāi)害立體監(jiān)測系統(tǒng)及預(yù)報平臺提供重要的科學(xué)依據(jù)。
該研究由國家基金項目（42090042、42006026、42149910）、中國科學(xué)院項目（133244KYSB20190031、183311KYSB20200015、XDB42010305、SCSIO202201）、廣州市科技計劃項目（2023A04J0188）共同資助完成。
相關(guān)論文信息：Zhang, Y., Du, Y.*, Feng, M., & Hobday, J. A. (2023). Vertical structures of marine heatwaves. Nature Communications. 14, 6483.
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-42219-0
圖1（a）極端海洋熱浪事件；（b-e）不同類型海洋熱浪的垂向結(jié)構(gòu)
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