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在國家自然科學基金等項目資助下，中國科學院南海海洋研究所研究員王春在團隊系統(tǒng)揭示了季節(jié)性大氣強迫與上升流系統(tǒng)如何調(diào)節(jié)粵港澳大灣區(qū)海洋熱浪的垂向演化。相關成果近日發(fā)表于《通訊地球與環(huán)境》。論文第一作者為中國科學院南海海洋研究所助理研究員胡玉瑋，王春在為通訊作者。
海洋熱浪，可類比為“水中的熱浪”，是指海水溫度在一段時間內(nèi)顯著高于氣候平均值的現(xiàn)象。長期以來，學界普遍認為沿岸上升流系統(tǒng)可能是抵御海洋熱浪的“冷庇護所”。上升流由季風或沿岸風驅動，能將深層冷水輸送至表層，在一定程度上抵消海水變暖效應。然而，上升流與海洋熱浪究竟如何相互作用？上升流能否真正“限制”海洋熱浪向更深層發(fā)展？這些問題此前缺乏系統(tǒng)的定量研究。
季節(jié)性大氣強迫、上升流系統(tǒng)與海洋熱浪相互作用示意圖
為此，研究團隊提出核心假設：當上升流與海洋熱浪同時出現(xiàn)時，上升流會限制海洋熱浪的垂向范圍；反之，下沉流則會使海洋熱浪進入更深層水體。為驗證這一假設，研究以粵港澳大灣區(qū)近海為典型區(qū)域，綜合運用衛(wèi)星觀測與再分析數(shù)據(jù)，開展混合層熱量收支分析，深入探討風場、海表通量與上升流系統(tǒng)對海洋熱浪的共同調(diào)制作用。
研究結果表明，粵港澳大灣區(qū)的海洋熱浪與季節(jié)性上升流系統(tǒng)存在緊密的動力耦合關系。二者共享相同的大氣強迫源，如季風與太陽短波輻射；在次表層發(fā)生能量與物質(zhì)交換，并受沿岸地形控制，通過風應力引發(fā)的埃克曼輸運與抽吸實現(xiàn)垂向耦合。
該研究首次揭示了海洋熱浪事件在垂向上的動態(tài)轉換過程。在事件形成階段，上升流將次表層暖水抬升至表層，與表層異常暖水結合，形成新的表層海洋熱浪；在消亡階段，表層冷卻后，殘余暖水重新聚集于次表層，形成次表層熱浪。這意味著一個海洋熱浪事件的結束，可能成為下一次海洋熱浪的起點。這種“表層—次表層”的往復遷移表明，海洋熱浪并非孤立事件，而是一個連續(xù)的三維能量過程。
研究還指出，海洋熱浪的演化受多種物理過程共同驅動。表層熱通量（主要包括太陽短波輻射和潛熱通量）決定海洋熱浪的基本升溫與降溫趨勢；季風風場通過觸發(fā)上升流或下沉流調(diào)節(jié)水柱的垂向運動；沿岸洋流與次表層水團的輸送進一步影響海洋熱浪的空間分布。三者交互作用，使海洋熱浪的形成與消亡呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)性和空間非均勻性。
該研究不僅深化了人們對海洋熱浪三維結構的認識，也為預測極端海洋事件提供了新思路。盡管在持續(xù)變暖背景下，上升流區(qū)仍可能成為相對安全的“冷庇護所”，但其緩沖效應更可能體現(xiàn)在次表層或底層海洋熱浪，而非表層事件。
王春在表示，未來，研究團隊計劃在其他典型上升流系統(tǒng)開展進一步觀測與數(shù)值模擬，以驗證該機制的普適性，并評估其對海洋生態(tài)系統(tǒng)與區(qū)域氣候的影響，為沿岸生態(tài)管理、漁業(yè)調(diào)控以及氣候適應策略的制定提供新的科學依據(jù)。
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