海洋所揭示西太次表層海洋熱浪極端事件生成演變規(guī)律
海洋所胡敦欣院士課題組胡石建研究員團(tuán)隊(duì)在熱帶西太平洋次表層海洋熱浪研究中取得新進(jìn)展,揭示了熱帶西太極端次表層海洋熱浪事件的生成演變規(guī)律,相關(guān)成果近日在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Journal of Climate發(fā)表。
海洋熱浪是海洋中發(fā)生的、離散而短周期的極端高溫事件,因其對(duì)海洋環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)具有極強(qiáng)的破壞性影響,成為近年來(lái)海洋氣候與環(huán)境領(lǐng)域的一個(gè)重要研究前沿。傳統(tǒng)關(guān)于海洋熱浪的研究主要基于海洋表面溫度,屬于海表海洋熱浪范疇。2021年,胡石建等人基于長(zhǎng)期現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè),發(fā)現(xiàn)在熱帶西太平洋存在超強(qiáng)的、獨(dú)立于表層而發(fā)生的次表層海洋熱浪,并揭示了次表層海洋熱浪對(duì)海洋漁業(yè)資源的重要影響。次表層海洋熱浪的發(fā)現(xiàn)引起了國(guó)際學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注,相關(guān)論文于2024年入選IOP Publishing Top Cited Paper Award for China(“Sustainability category”領(lǐng)域十篇論文之一)。

圖1 熱帶西太平洋次表層海洋熱浪事件的強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間和累積強(qiáng)度
研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步發(fā)現(xiàn),熱帶西太平洋次表層海洋熱浪存在極端事件,其中在2008年(MHW-08)和2010-2011年間(MHW-11)是有連續(xù)觀測(cè)以來(lái)、兩次最極端的次表層海洋熱浪事件(圖1)。為此,研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合大氣、海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)集和同化數(shù)據(jù),系統(tǒng)研究了兩次極端事件的形成演化特征和驅(qū)動(dòng)機(jī)制。結(jié)果表明,兩次極端事件具有相似的演化過(guò)程,暖異常均在熱帶海域局部產(chǎn)生并發(fā)展,隨后以多核的形態(tài)逐漸消散。兩次極端事件在發(fā)生發(fā)展階段主要受海表面風(fēng)應(yīng)力旋度異常導(dǎo)致的暖水輻聚和Ekman下降流異常導(dǎo)致的垂向平流輸送影響;而在衰減階段,水平流異常導(dǎo)致的水平平流輸送和表層的輻合減弱是極端事件消退的主要機(jī)制,而次表層海洋熱平流異常疊加La Nina背景下的西太暖異常是極端次表層海洋熱浪發(fā)生的根本原因(圖2)。

圖2 熱帶西太平洋次表層海洋熱浪事件發(fā)生和衰減階段的關(guān)鍵物理過(guò)程示意圖
該研究加深了對(duì)次表層海洋熱浪的認(rèn)識(shí),對(duì)理解和預(yù)測(cè)熱帶海洋極端氣候事件具有重要意義。中國(guó)科學(xué)院海洋研究所博士研究生李詩(shī)翰為文章第一作者,胡石建研究員為通訊作者。研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目資助。
相關(guān)論文信息:
(1)Li, S., and S. Hu* (2024), Evolution and drivers of extreme subsurface marine heatwaves in the western tropical Pacific Ocean during 2008 and 2010–2011, Journal of Climate, doi:10.1175/JCLI-D-24-0079.1.
(2)Hu, S., S. Li, Y. Zhang, C. Guan, Y. Du, M. Feng, K. Ando, F. Wang, A. Schiller, and D. Hu (2021), Observed strong subsurface marine heatwaves in the tropical western Pacific Ocean, Environmental Research Letters, 16(10), 104024, doi:10.1088/1748-9326/ac26f2.
(3)胡石建, and 李詩(shī)翰 (2022), 海洋熱浪研究進(jìn)展與展望, 地球科學(xué)進(jìn)展, 37(1), 56-64, doi:10.11867/j.issn.1001-8166.2021.121.
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