为什么海洋热浪持续时间更长更频繁？海表面热应力适应失衡

近年来，全球海洋热浪频发，但为什么近年来的海洋热浪持续时间越来越长？一项最新研究通过分析40年卫星数据发现，海洋表面对温度异常的“记忆”正在变强，导致热浪持续时间增长，而这可能削弱海洋调节气候的能力。

海洋热浪持续时间更长、更频繁

海洋热浪是指海表水温异常升高并持续一段时间的极端气候事件，水温高于该季节长期平均水平的90%，持续时间至少连续5天高于这一阈值。

一项发表于《自然·通讯》的研究首次系统分析了全球海洋热浪在过去一个世纪的变化趋势。由于海洋热浪的研究需要长期、高精度的数据，研究团队利用美国国家海洋和大气管理局的高分辨率卫星数据，数据显示1982-2016年，全球海洋热浪频率平均每年增加0.45次，相当于35年间增加了1.6次；82%的海洋区域热浪频率上升，其中北大西洋高纬度地区增幅最大。

为了追溯更早的变化，研究团队分析了6个长期监测站的数据，包括美国加州斯克里普斯海洋研究所、挪威阿伦达尔等，结果显示，1984-2013年对比1925-1954年，所有观测站的海洋热浪频率均增加，幅度在0.4-1.8次/年之间。过去“无热浪”的年份占54-83%，而近几十年来已降至24-47%，说明海洋热浪正变得越来越普遍。

由于早期缺乏每日数据，科学家利用月度海温数据建立了统计模型，估算过去的热浪频率和持续时间。结果显示，1925-2016年，全球热浪天数增加了54%，热浪持续时间延长了17%，约增加1.8天。

是什么导致了海洋热浪的增加？研究发现，海洋热浪的增多和延长主要与全球变暖相关，但气候自然现象如厄尔尼诺也起到了一定的作用。全球80%的海洋热浪频率上升可以由海水温度升高解释，由于温室气体增加，全球海洋0-700米上层水域在过去几十年吸收了约93%的额外热量，导致平均水温持续上升，进而提高了极端高温事件的发生概率。

图：根据月度网格海面温度数据集得出的海洋热浪代理指标的百年尺度变化🔽

a 、c 、 e 1925-1954年与 1987-2016 年之间的差异以及b、d、f全球平均时间序列，包括年度a、b海洋热浪 (MHW) 频率、c、d MHW 持续时间和e、f总 MHW 天数，这些时间序列基于 1900-2016 年从所有代理数据集 (数据集平均值) 得出的月度代理指标。在a、c、e中，阴影表示所有五个数据集对变化的符号一致 (对应于基于二项分布的 5% 显著性)，灰色区域表示没有数据。每个单独数据集的等效地图可以在补充图 4中找到。b、d、f中显示了 MHW 属性的全球平均时间序列，其中（粗红线）为 NOAA OI SST 1982-2016 数据，（细彩色线）为各个代理数据集，（粗黑线）为所有五个代理数据集的平均值。阴影区域显示了基于代理模型误差的 95% 置信区间，取五个数据集的平均值

为什么海洋热浪持续时间更长更频繁？

根据上文，全球热浪天数增加了54%，热浪持续时间延长了17%，但为什么近年来海洋热浪的持续时间会明显增长？

海洋吸收了全球变暖90%的多余热量，但其吸热能力并非无限，以往研究主要关注长期变暖趋势，而忽略了短期温度异常恢复至初始状态的时间，因此，这项最新的研究，决定分析过去40年的海温数据，探究SST异常的衰减速度是否发生了变化。

通过分析1980-2020年的全球卫星海温数据并结合海洋热浪记录，研究团队使用自相关函数，计算海表温度异常的e-folding时间尺度（τ），即海表温度异常衰减至初始值1/e（约37%）所需的时间。例如，τ=10天，表明若某日海温比正常高1°C，10天后异常降至0.37°C。τ越长，说明海洋“记忆”温度异常的时间越长。

研究发现，1980-2020年，全球海表温度异常持续性显著增强。北大西洋的τ从20天增至35天，增加了75%；北太平洋τ从15天增至30天，增加了100%；其他洋盆增幅在50%-80%之间。

是什么驱动全球海表温度异常持续性显著增强呢？研究发现，主要为海洋分层增强和混合层加深导致，上层海洋分层加剧导致热量更难向深层扩散，使得海表温度异常衰减变慢，这部分贡献约60%；而混合层加深延长了海表温度异常的存储时间，这部分贡献约30%；剩余的10%则由于外部强迫减弱，如风应力减少等，进一步减缓衰减。

海洋热浪持续时间更长，导致海洋吸热能力下降，上层海洋向深层的热量扩散效率降低，可能削弱海洋对全球变暖的缓冲作用；此外，海表温度异常也会导致海洋生态系统的风险也加剧。

图：海表温度异常记忆时间尺度的线性趋势🔽

全球地图显示了 SST 异常记忆时间尺度的趋势（中间），周围是记忆时间尺度的时间序列（红线，左侧y轴）和海洋热浪持续时间（MHW；黑线，右侧y轴），取主要海洋盆地的平均值（黑色边界勾勒）。地图上的虚线区域表示四十年来记忆时间尺度增加 50% 以上的区域。线图中的阴影区域表示一个标准差。

❓思考题：下列哪一项是导致海洋热浪持续时间变长的关键因素？

A.海水盐度降低
B.上层海洋分层增强
C.鲸鱼数量减少
D.海底地震频繁

该研究首次系统揭示了全球海表温度异常持续性增强的现象，并阐明其由海洋分层、混合层变化及外部强迫共同驱动。这一变化可能威胁生态系统并削弱海洋的气候调节能力。

参考文献：Surface ocean losing resilience to thermal stress. Nature Climate Change (2025)，doi：10.1038/s41558-025-02263-8