南海海洋所揭示海洋熱浪垂向結構的時空特征

　　近日，中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋環境國家重點實驗室（LTO）杜巖團隊，在海洋熱浪垂向結構研究方面取得新進展。相關研究成果以Vertical structures of marine heatwaves為題，發表在《自然-通訊》（Nature Communications）上。

　　海洋熱浪是發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五天超過季節性氣候平均態第九十百分位閾值。海洋熱浪持續時間可達數月，覆蓋范圍可至數千平方公里。在全球變暖背景下，海洋熱浪發生頻次增多，持續時間變長。在過去數十年，破紀錄的海洋熱浪事件席卷全球海洋（圖）。海洋熱浪影響大氣環流和降水分布，從而引發洪澇、干旱和野火等極端天氣事件；導致海洋生物死亡、漁業減產和物種遷移，進而破壞海洋生態系統多樣性和穩定性。已有研究表明：海洋熱浪的暖異常并不局限在海洋表層，也可抵達海洋深層；不同影響深度的海洋熱浪的驅動機制和海洋生物響應具有顯著差異。目前，我們對全球海洋熱浪的垂向結構和影響深度尚不清楚。

　　本研究基于衛星觀測的海表溫度和Argo觀測的次表層溫度剖面數據，定義了4類主要的具有不同垂向結構的海洋熱浪——淺層、次表層反向型、次表層加強型和深層海洋熱浪（圖），并分析了這4類海洋熱浪的時空特征以及相關的動力機制。研究表明，具有不同垂向結構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于中高緯度海域。海洋多尺度動力過程（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構形成具有重要作用，這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。在過去20年，由于海洋的持續升溫，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構的多樣性及其時空特征，對全球氣候變暖背景下海洋儲熱和熱量再分配的指示作用。這一成果有助于提升科學家對海洋極端事件時空特征與形成機理的系統認識，并為構建海洋災害立體監測系統和預報平臺提供重要的科學依據。

　　研究工作得到國家自然科學基金、中國科學院和廣州市科技計劃項目的支持。澳大利亞聯邦科學與工業研究組織的科研人員參與研究。