科研进展

南海海洋所揭示全球海洋热浪/冷浪事件变化特征及可能机制

发布时间:2022-10-29 作者:LTO 来源:南海海洋研究所

  近日,中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室(LTO)研究员王春在团队首次利用卫星观测数据、再分析资料和CMIP6模式揭示了当前和未来气候变暖情景下全球海洋热浪/冷浪事件特征及其物理机制。该研究以姚玉龙博士为第一作者、王春在为通讯作者发表在Earth’s Future上,合作者包括美国乔治亚理工学院付垚博士。 

  海洋热浪是指发生在海洋中的极端高温事件,定义为海表温度至少连续五天超出气候平均态90百分位阈值。海洋热浪在时间上可持续数天至数月,面积可达几平方公里至数千平方公里,给海洋生态系统带来严重威胁。海洋冷浪与海洋热浪相反,定义为海表温度至少连续五天低于气候平均态10百分位阈值。海洋冷浪也会导致珊瑚礁白化、鱼类死亡等海洋生态灾害。该研究表明,1982-2020期间全球海洋热浪快速增加,年均总天数趋势为8.7/10年;海洋冷浪快速减少,年均总天数趋势为-6.0/10年。CMIP6多模式结果也同样表明未来(2021-2070)海洋热浪增多而海洋冷浪减少,且海洋热浪与冷浪的发生面积比在SSP245情景下达20倍,SSP585情景下达45倍。需要特别指出的是,北大西洋副极地海域成为未来海洋冷浪事件的“高地”,海洋冷浪总天数和平均持续时间都显著高于其他海域。 

图1 2021-2070年SSP585全球变暖情景下,海洋热浪(左列)和海洋冷浪(右列)指数的多年平均空间分布   

  上层海洋(0-700米)变暖是导致全球海洋热浪增多而海洋冷浪减少的主要原因。全球变暖背景下,未来上层海洋热含量仍持续增加,且混合层深度不断变浅,促使海洋热浪事件增多而海洋冷浪事件减少。北大西洋副极地海域的海洋冷浪高值中心与未来大西洋经向翻转流AMOC的减弱有关:当AMOC减弱时,海洋向北的热输送减少,导致北大西洋副极地海域变冷,降低海表温度,引发海洋冷浪事件。 

图2 2021-2070年SSP245全球变暖情景下,标准化后的北大西洋副极地海域(黑色框)海洋冷浪总天数与40°N处(红色彩条线)AMOC指数的时间变化  

  本研究得到了国家自然科学基金重大项目、国家重点研发计划、国家自然科学基金青年项目、中国博士后科学基金等共同资助。   

  相关论文信息: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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