近日，中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋環境實驗室（LTO）、全球海洋和氣候研究中心（GOCRC）以及廣東省海洋遙感重點實驗室（LORS）的王春在研究員團隊，定量揭示了地理特征與海洋–大氣過程相互作用對沿海海洋熱浪的重要調節作用。相關成果以“Geographically-dependent coastal marine heatwaves: Insights from coastal seas around a semi-enclosed bay”為題，發表于國際期刊Advances in Climate Change Research。論文第一作者為LTO助理研究員胡玉瑋，通訊作者為研究員王春在，合作者還包括澳大利亞新南威爾士大學教授Xiao Hua Wang。

海洋熱浪已成為全球海洋與氣候變化研究的焦點之一。這些持續數天至數月的極端高溫事件，不僅造成珊瑚白化、海草枯死和漁業崩潰，也深刻影響著近岸生態系統的穩定性與區域氣候。然而，盡管人們普遍認識到海洋熱浪與氣候變率（如厄爾尼諾–南方濤動ENSO）密切相關，局地地理條件，尤其是海灣、海峽和水深變化，在海洋熱浪形成和消亡中的作用，仍然缺乏系統研究。

本研究以西澳大利亞的鯊魚灣（Shark Bay）為例，這一典型的半封閉海灣地形為探討“地形、氣候、海洋-大氣相互作用”提供了理想的天然實驗場。研究利用1981–2020 ESA CCI海表溫度數據和高分辨率再分析資料（BRAN2020），從空間與時間兩個維度刻畫了過去40年中鯊魚灣海洋熱浪的特征。結果顯示鯊魚灣內外海域的海洋熱浪在頻率與強度上表現出顯著差異（圖1）。灣內淺水區（≤ 25米）的海洋熱浪事件頻繁（平均每年超過2次），但持續時間短、強度較弱；而灣外深水區（>25米）雖海洋熱浪較少，卻往往伴隨與ENSO相關的暖水異常入侵，表現為更強烈、更持久的升溫事件。

通過混合層熱收支分析，研究進一步揭示了地形在海洋熱浪形成機制中的關鍵作用（圖2）。灣口淺水區域受短波輻射影響顯著，水體混合充分，升溫過程相對灣外深水區域更加快速。但是，由于半封閉地形的存在，來自灣外的相對“冷水”平流過程在灣口區域形成了“冷卻”機制，在一定程度上抑制了極端高溫的長期持續。相反，在灣外深水區，熱慣性較強、冷卻機制較弱，當ENSO引導暖水入侵時，便更易出現強烈而持久的熱浪。這一結果表明，沿海地形不僅改變了海洋熱浪的時空分布，也決定了不同區域對氣候異常的響應模式。

盡管再分析資料的空間分辨率限制了對淺海湍流和混合作用的精確刻畫，本研究仍提供了重要的啟示：海洋熱浪的形成并非完全由大氣和洋流異常驅動，而是地形、氣候與海洋–大氣過程相互作用的綜合結果。未來，在全球變暖背景下，類似鯊魚灣的半封閉海域可能因“冷卻”效應減弱而更易出現頻繁且持續的極端升溫事件。研究團隊因此呼吁，應開展全球范圍的比較評估，識別那些具備天然熱抗性的沿海海域，并利用更高分辨率的數值模型，深入揭示地形對區域海洋熱浪的調節機制。研究不僅拓展了海洋熱浪研究的地理學與熱動力學視角，也為理解氣候變化下沿海生態系統的未來風險提供了新的科學依據。

本研究得到國家自然科學基金重大項目、國家自然基金合作創新研究團隊項目等共同資助。

相關論文信息：Hu,Y.,C. Wang*,X. H. Wang,2025: Geographically-dependent coastal marine heatwaves: Insights from coastal seas around a semi-enclosed bay. ?Advances in Climate Change Research. https://doi.org/10.1016/j.accre.2025.09.012

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.accre.2025.09.012

圖 1?鯊魚灣海洋熱浪指標的時空特征。（a?c）1981–2020 年海洋熱浪事件平均累積強度、持續時間和發生頻率的空間分布；（d?f）三者與水深關系的散點密度分布及線性擬合（紅色實線，虛線為 95% 置信區間）；(g) 灣內（≤ 25 m）與灣外（> 25 m）區域的月平均強度，背景陰影為 NOAA 提供的海洋尼諾指數 (ONI)

圖2?鯊魚灣混合層熱收支。（a1?c2） 2000、2011 和 2019 年海洋熱浪事件的形成階段，（a3?c4）消亡階段。（a1）2000 年事件形成階段全區、灣外區域（> 25 m，菱形標記）和灣口區域（≤ 25 m，方形標記）的體積加權溫度變化率及水平平流、凈熱通量、夾卷過程及殘差項的貢獻；（a2） 同事件的面積加權海洋溫度剖面，并疊加混合層深度（MLD，黑色虛線）；（a3?a4）與（a1? a2）類似，但為消亡階段；（b1?b4）與 （a1?a4）類似，但對應 2011 年事件的形成階段與消亡階段；（c1?c4)與（a1?a4)類似，但對應 2019 年事件的形成階段與消亡階段