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，系統揭示了季節性大氣強迫與上升流系統如何調節粵港澳大灣區海洋熱浪的垂向演化。相關成果以“Vertical transitions of marine heatwaves influenced by seasonally varying atmospheric forcing and coastal upwelling system”為題，發表于國際期刊Communications Earth & Environment。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。

海洋熱浪可理解為“水中的熱浪”，當海水溫度在一段時間內顯著高于氣候平均值時便形成此類事件。長期以來，學界普遍認為沿岸上升流系統（Coastal Upwelling System）可能是抵御熱浪的“冷庇護所”（thermal refugia）。上升流由季風或沿岸風驅動，將深層冷水輸送到表層，從而抵消部分變暖效應。然而，上升流與海洋熱浪究竟如何相互作用？它能否真正“限制”海洋熱浪的發展深度？這些問題一直缺乏系統的定量研究。

研究團隊提出了一個核心假設：當上升流與海洋熱浪同時出現時，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的水體。研究以粵港澳大灣區（Greater Bay Area,GBA）近海為代表區域，綜合利用衛星觀測與再分析數據，開展混合層熱量收支（Mixed-layer heat budget）分析，探討了風場、海表通量與上升流系統對海洋熱浪的共同調制作用。結果表明，大灣區的海洋熱浪與季節性上升流系統存在緊密的動力耦合關系：它們共享相同的大氣強迫源，如季風與太陽短波輻射；同時，它們在次表層發生能量與物質交換，并受沿岸地形控制，通過風應力引起的埃克曼輸運（Ekman transport）與抽吸（Ekman pumping）實現垂向耦合。

研究首次揭示了海洋熱浪事件在垂向上的動態轉換過程，如圖1所示。在事件的形成階段，上升流可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；而在消亡階段，表層冷卻后，殘余的暖水將重新聚集在次表層，形成次表層熱浪。換句話說，一個海洋熱浪事件的結束，可能孕育著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，而是一個連續的三維能量過程。研究同時指出，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；季風風場通過觸發上升流或下沉流調節水柱的垂向運動；而沿岸洋流與次表層水團的輸送則進一步影響海洋熱浪的空間分布。三者交互作用，使得海洋熱浪的形成與消亡呈現出明顯的季節性和空間非均勻性。

研究不僅深化了人們對海洋熱浪三維結構的理解，也為預測極端海洋事件提供了新的思路。雖然上升流區在持續變暖的背景下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在次表層或底層海洋熱浪，而非表層事件。未來，研究團隊計劃在其他典型上升流系統中開展進一步觀測與數值模擬，以驗證該機制的普適性，并評估其對海洋生態系統與區域氣候的影響，為沿岸生態管理、漁業調控以及氣候適應策略的制定提供新的科學依據。

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. & Wang,C. Vertical transitions of marine heatwaves influenced by seasonally varying atmospheric forcing and coastal upwelling system. Communications Earth & Environment 6,911 (2025). https://doi.org/10.1038/s43247-025-02853-6

原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s43247-025-02853-6

圖1?季節性大氣強迫、上升流系統與海洋熱浪相互作用示意圖