近日，齐鲁工业大学海洋技术科学学部海洋环流与波动团队在极端海洋变化方向的研究工作取得了新进展，相关成果在Nature旗下1区TOP期刊《通讯·地球与环境》（Communications Earth & Environment）上发表。
全球海洋热浪和寒潮是海洋极端事件的代表性成员。强度最大的热浪和寒潮一般分布于强涡旋海域（图1），最近研究表明，涡旋最近几十年的增强会导致热浪等事件的强度持续增大，但是在全球范围内的数值预报中，对热浪和寒潮基本形态的模拟在强涡旋海域最差。本项研究利用同化数据分析了强涡旋海域内，热浪和寒潮在不同物理控制因素背景下，10多种海气变量分布的差异及其形成该差异的原因。
图 1 涡动动能和热浪/寒潮之间的关系。气候态的涡动动能在（a）南大西洋、（b）巴西暖流回流区的空间
分布。最大强度的（c）热浪和（d）寒潮的空间分布。（e）热浪、寒潮和中性事件在不同的涡动动能强度上的概率分布。
研究发现，热浪和寒潮从空间分布和概率分布上都与涡旋强度有关（图1）。在巴西暖流回流区，涡旋强度越大，热浪发生的频率越高，反之，涡旋强度越小，寒潮发生的频率越高。海洋热浪和寒潮最主要的驱动因素为平流（大尺度运动和涡旋运动）以及海气热通量。当海气热通量主导热浪和寒潮的时候，海温和大气要素的变化水平覆盖范围很大，并在200hpa上空存在明显信号；而当平流运动驱动热浪或寒潮的时候，海温和大气要素的变化水平范围小（图2）。本项研究发现，海洋变量在极端事件的过程中协同性要弱于大气变量。该成果的发现可为提高气候模式预测能力以及推进与极端事件相关的三维海气相互作用的认识提供理论支撑。
图2 大气变量和海表温度在不同控制机制下合成分布。（a-d）海表温度；（e-h）海表面气压；（i-l）潜热通量；（m-p）云量；
（q-t）风应力；（u-x）200hpa 位势高度的合成分布。第一列代表海气通量控制的热浪事件；第二列代表平流控制的热浪事件；
第三列代表海气通量控制的寒潮事件和第四列代表平流控制的寒潮事件。
海洋学部海洋环流与波动团队的研究工作主要涉及近海多尺度海洋动力过程、极区环境与气候变化、海洋数值模拟等领域。本篇论文的第一作者是海洋学部刘浩博士，合作作者为史军强博士以及来自自然资源部第一海洋研究所的研究人员。相关成果：
Hao Liu; Xunwei Nie; Junqiang Shi; Zexun Wei: Marine heatwaves and cold spells in the
Brazil Overshoot show distinct sea surface temperature patterns depending on the forcing,
Communications Earth & Environment, 2024, 5: 102
https://doi.org/10.1038/s43247-024-01258-1
