次表层海洋也会“发烧”

海洋“发烧”了——威胁海洋生态系统的海洋热浪事件

2011年2月到3月间，西澳大利亚的海滩上出现了大量的死鱼。海洋学家们通过调查发现，西澳大利亚的西南沿岸海域海水温度在此期间上升到了前所未有的高值，如同“发烧”了一样。大片异常温暖的海水破坏了海洋生物的生存环境，导致了该海域内鱼类的群体性死亡。2011年的这次事件对海洋生态系统的严重破坏引起了海洋学界的广泛关注，研究人员将大气科学中的“热浪”延伸到海洋学领域，将此类离散且持续一定时间的极端高温事件称为“海洋热浪”，这是海洋热浪概念第一次出现在大众面前。此后，研究人员在全球海域广泛地发现了海洋热浪事件的存在，并将海水温度连续五天高于热浪阈值的异常高温事件定义为一次海洋热浪事件。

严重的海洋热浪事件导致大面积的珊瑚白化、海藻林死亡（图片来源：Smale et al., 2019）

首次发现次表层海洋也会发烧——超强次表层海洋热浪事件

海洋热浪对海洋生态系统、气候环境和社会经济生活产生的巨大影响，使其成为近十年来海洋环境研究领域的一个重要前沿。但是由于海洋热浪研究需要以高时间分辨率海洋观测数据为基础，长期以来，学界对海洋热浪的认识主要停留在表层海洋的海洋热浪。前人研究普遍认为热带西太平洋是全球海洋热浪强度最弱、发生最少且持续时间最短的海域之一，因此热带西太平洋海洋热浪长期未得到重视。

研究团队在热带西太平洋开展观测

那么，次表层海洋究竟是否存在强海洋热浪事件呢？这个问题一直没有答案。

为了揭开这个谜题，中国科学院海洋研究所胡石建研究员带领团队使用TAO/TRITON浮标阵列获取的长期、高时间分辨率观测数据，揭示了热带西太平洋不同深度海洋热浪的特征。他们发现，原来次表层海洋也会发高烧！

热带西太平洋的次表层海洋存在很强的、独立于表层热浪的海洋热浪事件，150米深度的海洋热浪强度达到5.2°C、部分海域可达8.9°C，是表层海洋热浪强度的3到6倍，每次平均持续时间约为17天，4至6月最强、最频繁，其形成机制主要是海洋表层风场异常导致的暖水辐聚和Ekman下降流异常。为了区别表层海洋热浪，他们将其称为“次表层海洋热浪”事件。

次表层海洋热浪对渔业资源可能有严重影响

热带西太平洋分布着大大小小的许多岛国。由于孤悬大洋之上，这些岛国的资源相对大陆比较匮乏，渔业资源往往是支柱性产业。众所周知的，热带西太平洋是全球最大的金枪鱼渔场之一。海洋的上300米层是金枪鱼等深海鱼的生活深度，研究表明多数深海鱼等生物物种对海洋温度的变化比较敏感，因此次表层海洋热浪导致的环境温度变化对海洋生态系统可能具有重要的影响。研究团队对比分析了密克罗尼西亚海域的金枪鱼产量与次表层海洋热浪的关系，发现当极端次表层海洋热浪发生频繁时，这些海域的金枪鱼产量显著下降。因此，热带西太平洋次表层海洋热浪的发生或可显著影响渔业资源的变化。

热带西太平洋次表层海洋热浪事件示意图（图片来源：课题组供图）

次表层海洋热浪研究的科研价值

长期以来，学界对海洋热浪的认识几乎局限于海洋表面，而对表层海洋以下的天气尺度极端温度变化认识不足。因此，热带西太平洋次表层海洋热浪的发现改变了对海洋热浪的传统认识，将海洋热浪研究从海洋表层拓展到次表层海洋，有助于加深对极端天气气候事件及其海洋生态环境影响的理解，具有重要的科学和应用价值。

此项研究团队由来自中科院海洋所、南海海洋所、澳大利亚联邦科学与工业研究组织、日本海洋研究开发机构的科学家组成，中科院海洋所研究员、中科院青年创新促进会会员胡石建为论文第一作者兼通讯作者。成果得到了中国科学院、国家自然科学基金和山东省自然科学基金的联合资助。

论文相关信息：Hu, S., S. Li, Y. Zhang, C. Guan, Y. Du, M. Feng, K. Ando, F. Wang, A. Schiller, and D. Hu (2021), Observed strong subsurface marine heatwaves in the tropical western Pacific Ocean, Environmental Research Letters, 16(10), 104024, doi:10.1088/1748-9326/ac26f2.

来源：中国科学院海洋研究所