海洋动力塑造海洋热浪及其可预测性

为何热海洋事关重大

全球范围内，异常温暖的海水——称为海洋热浪——正变得更持久、更强烈。这类事件会使珊瑚礁白化、扰乱渔业并威胁沿海经济。本文提出了一个看似简单却意义深远的问题：这些海洋热浪在多大程度上并非仅由变暖的大气驱动，而是由海洋自身的内部运动和环流模式造成？我们又能提前多久预测到它们？

同一模型下的两种不同海洋

为了解析海洋的作用，作者在同一气候模型中进行了两种不同的设置。一种为完全动态的海洋，允许洋流、上升流和混合过程自然演变；另一种则将海洋简化为“板块”式的静止层，能升温或降温但缺乏主动的环流。通过比较来自这两种设置的数百年模拟，他们衡量了全球不同时区海洋热浪发生的频率、强度和持续时间。这个并置实验揭示了海洋运动在哪些地区放大了热极端事件，在哪些地区又使其趋于平缓。

热带的热点与其他地区的较冷极端

最明显的对比出现在东热带太平洋——厄尔尼诺事件的发生地。在动态海洋情景中，该区域的海洋热浪比板块海洋情景下大约长一半且更强。模型显示，当海洋与大气能够充分相互作用时，类厄尔尼诺的摆动会变得更强更持久。洋流和垂直运动将暖水输送到表层并维持高温，同时暖海与风暴天气之间的反馈加强了这一模式。在更简单的板块海洋中，温度主要取决于上方空气的局地加热和冷却，因此暖期无法累积到相同的极端程度。

运动何时抑制热浪

在热带以外，海洋动力的作用更为微妙。在地中海、阿拉斯加湾和墨西哥湾暖流沿岸，板块海洋产生的表层高温时间比动态海洋下更强。对热量收支——即上层海洋热量如何进入、离开和移动的核算——的细致检查解释了原因。在板块情景中，表层的短时强加热会迅速引发温度峰值。而在动态情景中，混合与洋流会将那份热量向下和向侧面扩散，起到缓冲作用，削弱表层的峰值。在墨西哥湾暖流区域，强烈的海气热通量损失进一步阻止了极端表层高温的长期积累，即便洋流带来了额外热量。

大西洋传送带中的隐性记忆

研究还探讨了海洋热浪在多年到数十年尺度上的可预测性。利用统计工具，作者识别出热浪频率、持续时间与强度中的缓慢、大尺度模式。在动态海洋情景中，北大西洋尤为显著：那里海洋热浪表现出与大西洋经向翻转环流相关的持久信号。该庞大洋流系统将暖水向北输送、冷水向南输送，变化会改变盆地内不同区域的热量储存，并重塑海洋热浪发生的地点与频率，尤其在格陵兰以南和墨西哥湾暖流附近。因为这套翻转环流演变缓慢，它携带一种热学记忆，能够带来多年尺度的可预测性。

这对未来意味着什么

总体而言，研究表明海洋动力远不只是被动响应变暖的地球。它们在某些地区增强海洋热浪，在另一些地区削弱热浪，并在气候系统中留下缓慢而可预测的节律——尤其是在北大西洋。对社会而言，这意味着对未来海洋热极端事件的成功预报必须不仅捕捉温室气体驱动的变暖和大气格局，还要把握表层之下深层不断变化的洋流。利用这些知识可以改善对脆弱生态系统和沿海社区的预警，帮助应对在气候变化下持续上升的海洋热浪。

引用: Ren, X., Liu, W. & Zhang, L. Ocean dynamics shape marine heatwaves and their predictability. Nat Commun 17, 2896 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-69509-7

关键词: 海洋热浪, 海洋环流, 厄尔尼诺, 大西洋翻转环流, 气候可预测性