北太平洋大气河与海洋热浪相互作用

为何海洋高温与天空河流至关重要

随着行星变暖，全球海洋不断刷新热度记录，对海洋生物、渔业和沿海社区产生严重影响。与此同时，被称为“大气河”的大气湿带正带来强降雨与洪涝。本文提出一个及时的问题：海洋中的海洋热浪与天空中的大气河在北太平洋如何相互作用？这种相互作用对未来气候风险意味着什么？

气候变化下的两个极端要素

海洋热浪是持续时间较长的异常高海温事件，会导致珊瑚白化、鱼类分布变化并破坏海洋生态系统。大气河是将热带水汽输送到高纬的狭窄而巨大的水汽带，常在登陆时引发强降雨和大风。尽管两者各自已有研究，但它们在海面上的相互影响尚不明晰。研究利用1982至2023年四十余年的卫星海表温度记录和大气再分析资料，系统追踪北太平洋海域这两类海洋与大气极端事件的发生时空分布及其重叠频率。

2023年：显著的重叠年

2023年提供了一个引人注目的自然试验。全球海洋热含量达到纪录水平，北太平洋出现范围广泛且持续时间异常长的海洋热浪，部分近日本海域几乎全年维持高温。与此同时，多次大气河横扫流域，包括浸透加州的风暴和在中国引发极端降雨的系统。研究显示，2023年北太平洋近三分之一的大气河事件发生在已处于海洋热浪状态的海域之上，且约十分之一的海洋热浪网格在某一给定日与大气河重合。通过检视两者重叠区域的海洋热量收支，作者发现上层海洋的额外增温主要来自大气向海面的增强热通量，尤其是与水汽相关的潜热输入，同时存在额外的长波与感热通量。

四十多年的海空耦合

跨越42年记录的分析表明，这种重叠并非罕见巧合，而是北太平洋气候的常见特征。约85%的大气河事件和57%的海洋热浪在其生命周期中某一时刻与另一系统有关联，尤以北纬约40°的中纬度带最为明显，该带两者都频繁出现。与大气河相交的海洋热浪往往比未相交者持续更久、强度更大，特别是在2010年后海洋变暖加速时期。详细比较显示，在两者重合的日子，盆地北部的海表温度和海下增温率明显高于附近未伴随大气河的海洋热浪日，表明这些含湿气的风暴能够主动增强正在发生的海洋高温事件。

当暖海对大气河产生反作用

影响也会反向发生。当大气河经过海洋热浪上空时，研究观测到风暴本身出现微妙但一致的变化。在相同风暴路径上，经过异常暖水上方的区域表现出略弱的水平风和总体水汽输送的小幅减少，尽管局部水汽与对流活动增加。实际上，温暖的海面促使更多上升气流与云系形成，从而扰动通常组织大气河的低层风场。总体结果是在许多区域大气河强度出现适度削弱，但在某些高纬地区，由于附加水汽的影响超过风速减弱，反而出现相反反应。这种双向反馈强调了海洋高温与大气风暴之间并非单向影响，而是复杂的相互作用。

对未来气候风险的含义

综合来看，研究揭示了北太平洋海洋热浪与大气河之间的双向耦合。大气河作为移动的热量与水汽带，能够加剧并延长海洋热浪，尤其在较冷的北部海域；而海洋热浪则在细微层面上重塑通过上空的大气河的结构与强度。随着气候变化持续加热海洋并改变风暴路径，这种紧密关联将提高复合事件出现的可能性——即危险海洋高温与破坏性风暴同时发生的时期。要预见沿海社会、海洋生态系统和水资源在快速变化的气候下的风险，理解这种海空相互作用在不同海盆和未来变暖情景下的表现将至关重要。

引用: Zhang, L., Song, Y., Huang, W. et al. Interaction between atmospheric rivers and marine heatwaves in the North Pacific. npj Clim Atmos Sci 9, 74 (2026). https://doi.org/10.1038/s41612-026-01350-7

关键词: 大气河, 海洋热浪, 北太平洋, 气海相互作用, 复合气候极端事件