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，系统揭示了季节性大气强迫与上升流系统如何调节粤港澳大湾区海洋热浪的垂向演化。相关成果以“Vertical transitions of marine heatwaves influenced by seasonally varying atmospheric forcing and coastal upwelling system”为题，发表于国际期刊Communications Earth & Environment。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。
海洋热浪可理解为“水中的热浪”，当海水温度在一段时间内显著高于气候平均值时便形成此类事件。长期以来，学界普遍认为沿岸上升流系统（Coastal Upwelling System）可能是抵御热浪的“冷庇护所”（thermal refugia）。上升流由季风或沿岸风驱动，将深层冷水输送到表层，从而抵消部分变暖效应。然而，上升流与海洋热浪究竟如何相互作用？它能否真正“限制”海洋热浪的发展深度？这些问题一直缺乏系统的定量研究。
研究团队提出了一个核心假设：当上升流与海洋热浪同时出现时，上升流会限制海洋热浪的垂向范围；反之，下沉流则会使海洋热浪进入更深层的水体。研究以粤港澳大湾区（Greater Bay Area,GBA）近海为代表区域，综合利用卫星观测与再分析数据，开展混合层热量收支（Mixed-layer heat budget）分析，探讨了风场、海表通量与上升流系统对海洋热浪的共同调制作用。结果表明，大湾区的海洋热浪与季节性上升流系统存在紧密的动力耦合关系：它们共享相同的大气强迫源，如季风与太阳短波辐射；同时，它们在次表层发生能量与物质交换，并受沿岸地形控制，通过风应力引起的埃克曼输运（Ekman transport）与抽吸（Ekman pumping）实现垂向耦合。
研究首次揭示了海洋热浪事件在垂向上的动态转换过程，如图1所示。在事件的形成阶段，上升流可将次表层暖水抬升至表层，与表层异常暖水结合形成新的表层海洋热浪；而在消亡阶段，表层冷却后，残余的暖水将重新聚集在次表层，形成次表层热浪。换句话说，一个海洋热浪事件的结束，可能孕育着下一次海洋热浪的起点。这种“表层—次表层”的往复迁移表明，海洋热浪并非孤立事件，而是一个连续的三维能量过程。研究同时指出，海洋热浪的演化受多种物理过程共同驱动。表层热通量（主要包括太阳短波辐射和潜热通量）决定海洋热浪的基本升温与降温趋势；季风风场通过触发上升流或下沉流调节水柱的垂向运动；而沿岸洋流与次表层水团的输送则进一步影响海洋热浪的空间分布。三者交互作用，使得海洋热浪的形成与消亡呈现出明显的季节性和空间非均匀性。
研究不仅深化了人们对海洋热浪三维结构的理解，也为预测极端海洋事件提供了新的思路。虽然上升流区在持续变暖的背景下仍可能成为相对安全的“冷庇护所”，但其缓冲效应更可能体现在次表层或底层海洋热浪，而非表层事件。未来，研究团队计划在其他典型上升流系统中开展进一步观测与数值模拟，以验证该机制的普适性，并评估其对海洋生态系统与区域气候的影响，为沿岸生态管理、渔业调控以及气候适应策略的制定提供新的科学依据。
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. & 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
原文链接：https://doi.org/10.1038/s43247-025-02853-6
图1 季节性大气强迫、上升流系统与海洋热浪相互作用示意图
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