研究揭示地理特征与海气过程对沿海海洋热浪的调节作用

海洋热浪已成为全球海洋与气候变化研究的焦点之一。这些持续数天至数月的极端高温事件，会造成珊瑚白化、海草枯死和渔业崩溃，影响近岸生态系统的稳定性与区域气候。然而，尽管人们普遍认识到海洋热浪与气候变率密切相关，但局地地理条件，尤其是海湾、海峡和水深变化，在海洋热浪形成和消亡中的作用，仍缺乏系统研究。

近日，中国科学院南海海洋研究所团队等，揭示了地理特征与海洋—大气过程相互作用对沿海海洋热浪的调节作用。

该研究以澳大利亚的鲨鱼湾为例，这一典型的半封闭海湾地形为探讨“地形、气候、海洋—大气相互作用”提供了理想的天然实验场。团队利用1981年—2020年ESA CCI海表温度数据和高分辨率再分析资料，从空间与时间两个维度，刻画了过去40年鲨鱼湾海洋热浪的特征。结果显示，鲨鱼湾内外海域的海洋热浪在频率与强度上表现出明显差异。湾内浅水区（≤ 25米）的海洋热浪事件频繁（平均每年超过2次），但持续时间短、强度较弱；湾外深水区（>25米）海洋热浪较少，却往往伴随与ENSO相关的暖水异常入侵，表现为更强烈、更持久的升温事件。

通过混合层热收支分析，研究进一步揭示了地形在海洋热浪形成机制中的作用。湾口浅水区域受短波辐射影响较大，水体混合充分，升温过程相对湾外深水区域更加快速。但是，由于半封闭地形的存在，来自湾外的相对“冷水”平流过程，在湾口区域形成了“冷却”机制，一定程度上抑制了极端高温的长期持续。相反，在湾外深水区，热惯性较强、冷却机制较弱，当ENSO引导暖水入侵时，更易出现强烈而持久的热浪。这一结果表明，沿海地形改变了海洋热浪的时空分布，决定了不同区域对气候异常的响应模式。

研究表明，海洋热浪的形成并非完全由大气和洋流异常驱动，而是地形、气候与海洋—大气过程相互作用的综合结果。未来，在全球变暖背景下，类似鲨鱼湾的半封闭海域或因“冷却”效应减弱，更易出现频繁且持续的极端升温事件。

该研究拓展了海洋热浪研究的地理学与热动力学视角，为理解气候变化下沿海生态系统的未来风险提供了新的科学依据。

相关研究成果发表在Advances in Climate Change Research上。研究工作得到国家自然科学基金委员会等的支持。

论文链接

鲨鱼湾海洋热浪指标的时空特征

鲨鱼湾混合层热收支