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）研究員王春在團隊首次利用衛星觀測數據、再分析資料和CMIP6模式揭示了當前和未來氣候變暖情景下全球海洋熱浪/冷浪事件特征及其物理機制。該研究以姚玉龍博士為第一作者、王春在為通訊作者發表在Earth’s Future上，合作者包括美國喬治亞理工學院付垚博士。
海洋熱浪是指發生在海洋中的極端高溫事件，定義為海表溫度至少連續五天超出氣候平均態90百分位閾值。海洋熱浪在時間上可持續數天至數月，面積可達幾平方公里至數千平方公里，給海洋生態系統帶來嚴重威脅。海洋冷浪與海洋熱浪相反，定義為海表溫度至少連續五天低于氣候平均態10百分位閾值。海洋冷浪也會導致珊瑚礁白化、魚類死亡等海洋生態災害。該研究表明，1982-2020期間全球海洋熱浪快速增加，年均總天數趨勢為8.7天/10年；海洋冷浪快速減少，年均總天數趨勢為-6.0天/10年。CMIP6多模式結果也同樣表明未來（2021-2070）海洋熱浪增多而海洋冷浪減少，且海洋熱浪與冷浪的發生面積比在SSP245情景下達20倍，SSP585情景下達45倍。需要特別指出的是，北大西洋副極地海域成為未來海洋冷浪事件的“高地”，海洋冷浪總天數和平均持續時間都顯著高于其他海域。
圖1 2021-2070年SSP585全球變暖情景下，海洋熱浪（左列）和海洋冷浪（右列）指數的多年平均空間分布
上層海洋（0-700米）變暖是導致全球海洋熱浪增多而海洋冷浪減少的主要原因。全球變暖背景下，未來上層海洋熱含量仍持續增加，且混合層深度不斷變淺，促使海洋熱浪事件增多而海洋冷浪事件減少。北大西洋副極地海域的海洋冷浪高值中心與未來大西洋經向翻轉流（AMOC）的減弱有關：當AMOC減弱時，海洋向北的熱輸送減少，導致北大西洋副極地海域變冷，降低海表溫度，引發海洋冷浪事件。
圖2 2021-2070年SSP245全球變暖情景下，標準化后的北大西洋副極地海域（黑色框）海洋冷浪總天數與40°N處（紅色彩條線）AMOC指數的時間變化
本研究得到了國家自然科學基金重大項目、國家重點研發計劃、國家自然科學基金青年項目、中國博士后科學基金等共同資助。
相關論文信息：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.
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2022EF002787
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