中國(guó)海洋大學(xué)深海前沿中心在高分辨率地球系統(tǒng)模式研究次表層海洋熱浪上取得重要成果 http://bossanovawear.com　 2025年1月14日　 來(lái)源：華禹教育網(wǎng) 　　海洋熱浪（Marine Heatwaves）是指海表溫度異常升高的極端事件，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)造成了重大影響。海洋生物通常通過(guò)兩種方式應(yīng)對(duì)極端海洋溫度：一是向極地方向水平遷移，二是垂直遷移至更深的海洋層。相比水平遷移距離，垂直遷移深度通常小三到四個(gè)數(shù)量級(jí)。然而，對(duì)于海洋熱浪的垂向分布及其變化的研究仍較為有限，大多集中于單一地點(diǎn)或具體事件。近日，中國(guó)海洋大學(xué)深海圈層與地球系統(tǒng)前沿科學(xué)中心（以下簡(jiǎn)稱“深海前沿中心”）高會(huì)旺教授和張紹晴教授團(tuán)隊(duì)，基于高分辨率地球系統(tǒng)模式（大氣分辨率為25公里，海洋分辨率為10公里）對(duì)未來(lái)氣候變化情景的模擬預(yù)測(cè)，提出 “未來(lái)閾值”方法，即考慮生物適應(yīng)性、解析相對(duì)于未來(lái)海溫長(zhǎng)期平均變化的異常變暖事件，評(píng)估了未來(lái)全球大洋和沿海大型海洋生態(tài)系統(tǒng)的海洋次表層熱浪變化特征。國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊Nature Communications（《自然·通訊》）于12月30日在線發(fā)表了這一創(chuàng)新性成果，論文標(biāo)題為“Intensification of future subsurface marine heatwaves in an eddy-resolving model”（《基于渦解析模式預(yù)測(cè)未來(lái)次表層海洋熱浪的加強(qiáng)》）。 　　研究結(jié)果表明，高分辨率模式顯著提升了對(duì)次表層海洋熱浪的模擬能力（圖1）。過(guò)去海洋熱浪的研究發(fā)現(xiàn)由于背景變暖，未來(lái)海洋熱浪持續(xù)時(shí)間往往可達(dá)數(shù)十年。然而，這一發(fā)現(xiàn)不符合極端天氣事件的特征，本研究通過(guò)構(gòu)建“未來(lái)閾值”（即剔除長(zhǎng)期變暖影響后的異常升溫），厘清了背景變暖和海溫變率對(duì)次表層海洋熱浪的貢獻(xiàn)。本研究深入探討了氣候變暖對(duì)可能適應(yīng)漸進(jìn)溫度升高的海洋生物所帶來(lái)的潛在威脅。結(jié)果表明，由于海水溫度變率的變化，次表層海洋熱浪的強(qiáng)度預(yù)計(jì)將比海表熱浪增長(zhǎng)得更快，尤其是在沿海大型海洋生態(tài)系統(tǒng)區(qū)域，這將對(duì)海洋生物適應(yīng)極端溫度的能力構(gòu)成更大挑戰(zhàn)（圖2）。 　　圖1.觀測(cè)與模擬的歷史時(shí)期不同深度海洋熱浪（MHWs）頻率�；�于(a)再分析數(shù)據(jù) GLORYS、(b) 高分辨模式CESM-HR和(c)低分辨模式CESM-LR數(shù)據(jù)的年均海洋熱浪頻率。較深層次的白色網(wǎng)格方格表示該區(qū)域沒(méi)有對(duì)應(yīng)的海洋溫度數(shù)據(jù)。(d)是緯向平均圖，表示在1°緯度區(qū)間內(nèi)，GLORYS（黑色）、CESM-HR（紅色）和CESM-LR（藍(lán)色）數(shù)據(jù)中年均海洋熱浪頻率的平均強(qiáng)度。 　　圖2.大型海洋生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)海洋熱浪平均強(qiáng)度的到本世紀(jì)末基于未來(lái)閾值方法的未來(lái)變化。橫軸上方的數(shù)字表示大型海洋生態(tài)系統(tǒng)區(qū)域的索引。灰色文字表示該LME中海洋熱浪的未來(lái)變化不顯著（p≥0.05）。 　　表層與次表層海洋熱浪可能同時(shí)發(fā)生，加劇其對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響。本研究引入復(fù)合型海洋熱浪的概念，即海洋熱浪從海表垂直向下連續(xù)延伸至更深層海洋。在歷史時(shí)期，這類事件的全球平均延伸大約到達(dá)140米。而在西部邊界流和鋒面區(qū)域，底層海洋熱浪的影響尤為顯著，復(fù)合型海洋熱浪的延伸深度可達(dá)1000米。采用未來(lái)閾值方法發(fā)現(xiàn)，全球變暖下超過(guò)三分之二的海洋區(qū)域中復(fù)合型海洋熱浪的延伸深度仍將顯著增加（圖3）。 　　圖3.表層‒底層復(fù)合海洋熱浪的垂直分布及特定深度海洋熱浪事件參與復(fù)合事件的比例。(a)表層‒底層復(fù)合海洋熱浪在歷史時(shí)期的垂直延伸深度空間分布，以及(c)基于未來(lái)閾值（2071‒2100年減去1993‒2020年）的未來(lái)變化。(b,d)的箱線圖分別展示了不同深度下海洋熱浪（SMHWs）參與到復(fù)合海洋熱浪事件的比例，（b）為歷史時(shí)期數(shù)據(jù)，（d）為使用未來(lái)閾值后的未來(lái)變化。圖中標(biāo)記了最小值和最大值（線條端點(diǎn)）、第25和第75百分位數(shù)（箱體）、中位數(shù)（水平線）以及平均值（灰色三角形）。(b,d) 圖右側(cè)的灰點(diǎn)表示每一層底層海洋熱浪中未與表層海洋熱浪同步發(fā)生的比例。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　團(tuán)隊(duì)合影 　　鑒于次表層海洋熱浪可能帶來(lái)的巨大經(jīng)濟(jì)和社會(huì)影響，預(yù)測(cè)其在全球變暖背景下的演變特征和規(guī)律具有重要的科學(xué)意義和實(shí)際價(jià)值。該研究成果表明，隨著氣候變化的加劇，次表層海洋熱浪的強(qiáng)度和年均發(fā)生天數(shù)將持續(xù)增加，對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展可能產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。同時(shí)，該研究為相關(guān)地區(qū)管理者制定應(yīng)對(duì)措施和戰(zhàn)略規(guī)劃提供了重要的科學(xué)依據(jù)。成果由深海前沿中心/海洋環(huán)境與生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在讀博士研究生郭修文為第一作者，高陽(yáng)教授和張紹晴教授為共同通訊作者，聯(lián)合中國(guó)海洋大學(xué)和嶗山實(shí)驗(yàn)室吳立新院士，清華大學(xué)陳德亮院士等國(guó)內(nèi)外多位學(xué)者共同完成。這是科研團(tuán)隊(duì)基于高分辨率地球系統(tǒng)模式在極端天氣氣候事件研究領(lǐng)域取得的又一項(xiàng)創(chuàng)新進(jìn)展。本研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和國(guó)家自然科學(xué)基金的資助。 　　通訊員：郭修文 　　文章鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-54946-z 　關(guān)于中國(guó)海洋大學(xué)更多的相關(guān)文章請(qǐng)點(diǎn)擊查看　 特別說(shuō)明：由于各方面情況的不斷調(diào)整與變化，華禹教育網(wǎng)（bossanovawear.com）所提供的信息為非商業(yè)性的教育和科研之目的，并不意味著贊同其觀點(diǎn)或證實(shí)其內(nèi)容的真實(shí)性，僅供參考，相關(guān)信息敬請(qǐng)以權(quán)威部門公布的正式信息為準(zhǔn)。