全球海洋热浪/冷浪事件变化特征及可能机制

近日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室（LTO）王春在研究员团队首次利用卫星观测数据、再分析资料和CMIP6模式揭示了当前和未来气候变暖情景下全球海洋热浪/冷浪事件特征及其物理机制。该研究成果发表在Earth’s Future。该研究以姚玉龙博士为第一作者、王春在为通讯作者，合作者包括美国乔治亚理工学院付垚博士。海洋热浪是指发生在海洋中的极端高温事件，定义为海表温度至少连续五天超出气候平均态90百分位阈值。海洋热浪在时间上可持续数天至数月，面积可达几平方公里至数千平方公里，给海洋生态系统带来严重威胁。海洋冷浪与海洋热浪相反，定义为海表温度至少连续五天低于气候平均态10百分位阈值。海洋冷浪也会导致珊瑚礁白化、鱼类死亡等海洋生态灾害。该研究表明，1982-2020期间全球海洋热浪快速增加，年均总天数趋势为8.7天/10年；海洋冷浪快速减少，年均总天数趋势为-6.0天/10年。CMIP6多模式结果也同样表明未来（2021-2070）海洋热浪增多而海洋冷浪减少，且海洋热浪与冷浪的发生面积比在SSP245情景下达20倍，SSP585情景下达45倍。需要特别指出的是，北大西洋副极地海域成为未来海洋冷浪事件的“高地”，海洋冷浪总天数和平均持续时间都显著高于其他海域。

图1 2021-2070年SSP585全球变暖情景下，海洋热浪（左列）和海洋冷浪（右列）指数的多年平均空间分布

; j7 k9 g$ N- @  J1 M9 N5 x- ]. K: Q上层海洋（0-700米）变暖是导致全球海洋热浪增多而海洋冷浪减少的主要原因。全球变暖背景下，未来上层海洋热含量仍持续增加，且混合层深度不断变浅，促使海洋热浪事件增多而海洋冷浪事件减少。北大西洋副极地海域的海洋冷浪高值中心与未来大西洋经向翻转流（AMOC）的减弱有关：当AMOC减弱时，海洋向北的热输送减少，导致北大西洋副极地海域变冷，降低海表温度，引发海洋冷浪事件。
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图2 2021-2070年SSP245全球变暖情景下，标准化后的北大西洋副极地海域（黑色框）海洋冷浪总天数与40°N处（红色彩条线）AMOC指数的时间变化

本研究得到了国家自然科学基金重大项目、国家重点研发计划、国家自然科学基金青年项目、中国博士后科学基金等共同资助。
相关论文信息：Yao, Y., Wang, C*., Fu, Y. (2022). Global marine heatwaves and cold-spells in present climate to future projections. Earth’s Future,doi:10.1029/2022EF002787.www.52ocean.cn

本文来源：中国科学院南海海洋研究所