近日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境实验室（LTO）、全球海洋和气候研究中心（GOCRC）以及广东省海洋遥感重点实验室（LORS）的王春在研究员团队，定量揭示了地理特征与海洋–大气过程相互作用对沿海海洋热浪的重要调节作用。相关成果以“Geographically-dependent coastal marine heatwaves: Insights from coastal seas around a semi-enclosed bay”为题，发表于国际期刊Advances in Climate Change Research。论文第一作者为LTO助理研究员胡玉玮，通讯作者为研究员王春在，合作者还包括澳大利亚新南威尔士大学教授Xiao Hua Wang。
海洋热浪已成为全球海洋与气候变化研究的焦点之一。这些持续数天至数月的极端高温事件，不仅造成珊瑚白化、海草枯死和渔业崩溃，也深刻影响着近岸生态系统的稳定性与区域气候。然而，尽管人们普遍认识到海洋热浪与气候变率（如厄尔尼诺–南方涛动ENSO）密切相关，局地地理条件，尤其是海湾、海峡和水深变化，在海洋热浪形成和消亡中的作用，仍然缺乏系统研究。
本研究以西澳大利亚的鲨鱼湾（Shark Bay）为例，这一典型的半封闭海湾地形为探讨“地形、气候、海洋-大气相互作用”提供了理想的天然实验场。研究利用1981–2020 ESA CCI海表温度数据和高分辨率再分析资料（BRAN2020），从空间与时间两个维度刻画了过去40年中鲨鱼湾海洋热浪的特征。结果显示鲨鱼湾内外海域的海洋热浪在频率与强度上表现出显著差异（图1）。湾内浅水区（≤ 25米）的海洋热浪事件频繁（平均每年超过2次），但持续时间短、强度较弱；而湾外深水区（>25米）虽海洋热浪较少，却往往伴随与ENSO相关的暖水异常入侵，表现为更强烈、更持久的升温事件。
通过混合层热收支分析，研究进一步揭示了地形在海洋热浪形成机制中的关键作用（图2）。湾口浅水区域受短波辐射影响显著，水体混合充分，升温过程相对湾外深水区域更加快速。但是，由于半封闭地形的存在，来自湾外的相对“冷水”平流过程在湾口区域形成了“冷却”机制，在一定程度上抑制了极端高温的长期持续。相反，在湾外深水区，热惯性较强、冷却机制较弱，当ENSO引导暖水入侵时，便更易出现强烈而持久的热浪。这一结果表明，沿海地形不仅改变了海洋热浪的时空分布，也决定了不同区域对气候异常的响应模式。
尽管再分析资料的空间分辨率限制了对浅海湍流和混合作用的精确刻画，本研究仍提供了重要的启示：海洋热浪的形成并非完全由大气和洋流异常驱动，而是地形、气候与海洋–大气过程相互作用的综合结果。未来，在全球变暖背景下，类似鲨鱼湾的半封闭海域可能因“冷却”效应减弱而更易出现频繁且持续的极端升温事件。研究团队因此呼吁，应开展全球范围的比较评估，识别那些具备天然热抗性的沿海海域，并利用更高分辨率的数值模型，深入揭示地形对区域海洋热浪的调节机制。研究不仅拓展了海洋热浪研究的地理学与热动力学视角，也为理解气候变化下沿海生态系统的未来风险提供了新的科学依据。
本研究得到国家自然科学基金重大项目、国家自然基金合作创新研究团队项目等共同资助。
相关论文信息：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
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.accre.2025.09.012
图 1 鲨鱼湾海洋热浪指标的时空特征。（a‒c）1981–2020 年海洋热浪事件平均累积强度、持续时间和发生频率的空间分布；（d‒f）三者与水深关系的散点密度分布及线性拟合（红色实线，虚线为 95% 置信区间）；(g) 湾内（≤ 25 m）与湾外（> 25 m）区域的月平均强度，背景阴影为 NOAA 提供的海洋尼诺指数 (ONI)
图2 鲨鱼湾混合层热收支。（a1‒c2） 2000、2011 和 2019 年海洋热浪事件的形成阶段，（a3‒c4）消亡阶段。（a1）2000 年事件形成阶段全区、湾外区域（> 25 m，菱形标记）和湾口区域（≤ 25 m，方形标记）的体积加权温度变化率及水平平流、净热通量、夹卷过程及残差项的贡献；（a2） 同事件的面积加权海洋温度剖面，并叠加混合层深度（MLD，黑色虚线）；（a3‒a4）与（a1‒ a2）类似，但为消亡阶段；（b1‒b4）与 （a1‒a4）类似，但对应 2011 年事件的形成阶段与消亡阶段；（c1‒c4)与（a1‒a4)类似，但对应 2019 年事件的形成阶段与消亡阶段
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