近日，中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所熱帶海洋環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（LTO）研究員王春在團(tuán)隊(duì)首次利用衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)、再分析資料和CMIP6模式揭示了當(dāng)前和未來(lái)氣候變暖情景下全球海洋熱浪/冷浪事件特征及其物理機(jī)制。該研究以姚玉龍博士為第一作者、王春在為通訊作者發(fā)表在Earth’s Future上，合作者包括美國(guó)喬治亞理工學(xué)院付垚博士。
海洋熱浪是指發(fā)生在海洋中的極端高溫事件，定義為海表溫度至少連續(xù)五天超出氣候平均態(tài)90百分位閾值。海洋熱浪在時(shí)間上可持續(xù)數(shù)天至數(shù)月，面積可達(dá)幾平方公里至數(shù)千平方公里，給海洋生態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)嚴(yán)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(xù)五天低于氣候平均態(tài)10百分位閾值。海洋冷浪也會(huì)導(dǎo)致珊瑚礁白化、魚(yú)類死亡等海洋生態(tài)災(zāi)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(shù)趨勢(shì)為8.7天/10年；海洋冷浪快速減少，年均總天數(shù)趨勢(shì)為-6.0天/10年。CMIP6多模式結(jié)果也同樣表明未來(lái)（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(fā)生面積比在SSP245情景下達(dá)20倍，SSP585情景下達(dá)45倍。需要特別指出的是，北大西洋副極地海域成為未來(lái)海洋冷浪事件的“高地”，海洋冷浪總天數(shù)和平均持續(xù)時(shí)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(shù)的多年平均空間分布
上層海洋（0-700米）變暖是導(dǎo)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(lái)上層海洋熱含量仍持續(xù)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(lái)大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)流（AMOC）的減弱有關(guān)：當(dāng)AMOC減弱時(shí)，海洋向北的熱輸送減少，導(dǎo)致北大西洋副極地海域變冷，降低海表溫度，引發(fā)海洋冷浪事件。
圖2 2021-2070年SSP245全球變暖情景下，標(biāo)準(zhǔn)化后的北大西洋副極地海域（黑色框）海洋冷浪總天數(shù)與40°N處（紅色彩條線）AMOC指數(shù)的時(shí)間變化
本研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目、中國(guó)博士后科學(xué)基金等共同資助。
相關(guān)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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