海洋热浪来袭！丨美丽南海
张莹
中科院之声
2021-12-10 07:30:00
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#美丽南海
编者按：南海，浩淼辽阔，岛礁星罗，资源丰富，美丽而富饶。为更好地了解南海、认知南海，中科院之声与中国科学院南海海洋研究所联合开设“美丽南海”专栏，解读南海“季风”与日常生活的关系，揭密南海“岩石圈”资源形成的万年印记，打开南海“生物多样性”相互作用的神奇之门，在知识的海洋快乐遨游。
我们常见这样的报道：炎炎夏日，滚滚热浪席卷，全球多地出现了“高温名场面”，造成了巨大的人员伤亡和经济损失。同样，在海洋中也存在类似的极端高温事件，近几年受到了科学家们的广泛关注，此类现象被称为“海洋热浪”。当海洋温度高于一定阈值并持续五天以上，视为“海洋热浪”事件发生，它可发生在大洋的任意海域，任意季节。
一次热浪事件的发生时间可持续几天至数月，发生面积可覆盖几平方公里至数千平方公里，对海洋环境、海洋生态系统和区域渔业经济有极具破坏性的影响。通常，我们可用一系列指标来定量描述海洋热浪的性质及变化，其中包含热浪平均强度、持续时间、最大强度、累积强度、频次等。
过去几十年，受全球变暖影响，海洋热浪的发生频次增多，持续时间变长，对海洋生态系统的破坏也越发严峻。倘若全球变暖持续加速，海洋将永远陷入海洋热浪的状态。海洋热浪变为常态，海洋系统将遭受何种灾害性破坏，我们无法想象！
海洋热浪正在改变全球生态系统，从而产生深远的社会经济影响。据估计单次的海洋热浪造成的直接经济损失超过8亿美元，导致多年的间接损失超过31亿美元。海洋热浪会导致珊瑚白化，使珊瑚集群的组成和功能特性发生退化。2016年的海洋热浪导致大堡礁大约三分之一的珊瑚白化，并且可能永远不会完全复原，即使是幸存下来的珊瑚群仍在缓慢死亡。2017年海洋热浪再次发生，又一次加重了大堡礁珊瑚白化，进一步扩大了损害。
海洋中的海藻林、海草床也是海洋热浪事件发生的受害者，它们被称之为“海洋之肺”，是极其重要的“蓝色碳汇”和“生态哨兵”，具有固碳、指示水质、缓解海水酸化、防止土壤侵蚀的生态功能。此外，海洋热浪也对海洋鱼类种群也有破坏性影响，使它们的数量减少，分布发生变化，进而影响该地区的渔业产业。大量鱼类死亡还会导致生态系统的连锁反应，例如导致海鸟死亡等。
海洋热浪的发生原因众多，较为复杂。
不同海域的海洋热浪发生原因不尽相同，即便同一海域，每次发生海洋热浪的原因也可能不同。但其归因可大致分为两类：一是异常的海洋运动，二是异常的大气活动。在大洋中存在从热带向高纬度运动的暖流，当暖流增强时，它比以往携带了更多的热量，会导致海洋热浪发生。例如：2010-2011年利文暖流增强驱动了西澳沿岸海洋热浪的发生；2015-2016年东澳大利亚暖流增强主导了塔斯马尼亚沿岸海洋热浪的发生。
此外，海洋中的上升流减弱，海洋次表层上涌的冷水减少，也会导致海洋热浪的发生，例如：2015-2016年和2019-2020年热带印度洋的海洋热浪。
大气中存在一种持久的高压系统，被称之为阻塞高压，它也是驱动海洋热浪发生的重要因素之一。大气阻塞高压导致云层稀薄、风力较小。云层稀薄使更多的太阳辐射抵达海洋表面，加热上层海洋；同时，平静的空气会抑制上层海洋混合和蒸发。这些因素都会导致上层海洋的热量聚集，导致热浪发生。例如：2003年地中海海洋热浪和2013-2015年西北太平洋海洋热浪的发生均受到大气活动异常的重要影响。
由于人类活动显著增加了温室气体排放，导致全球持续增暖，海洋吸收了90%以上的多余热量和大约30%的多余碳排放。IPCC报告指出二氧化碳浓度越高，全球升温越显著，进而会导致全球极端天气气候事件更加频繁。减少碳排放，减缓全球增暖速度，是维护海洋生命共同体需努力的重要目标。
短期而言，实现海洋热浪的预报是海洋防灾减灾的重要手段，因而了解全球海洋热浪的发生原因是关键。对科学家而言，揭示全球海洋热浪的发生机制并实现海洋热浪的预报，这既是机遇也是挑战。