地下海洋热浪和寒流背后的隐藏力量，海洋涡流的作用
海洋热浪 (MHW) 和寒潮 (MCS) 已成为影响全球海洋生态系统的重要气候现象。这些极端温度在海面以下通常比在海面上更为明显，它们受到一系列海洋过程（尤其是中尺度涡流）的影响和加剧。一项新的研究强调了这些海洋特征在调节地下温度方面的重要性日益增加，导致极端海洋温度事件的频率、强度和空间范围增加。
了解中尺度涡流
中尺度涡流是旋转的洋流，其直径在 10 到 200 公里不等，这些涡流可以是气旋式（逆时针旋转）或反气旋式（顺时针旋转），其行为受风型、洋流和温度梯度等海洋因素的复杂相互作用驱动。
与在全球尺度上运行的大规模洋流不同，中尺度涡流更具局部性和短暂性。然而，它们对海洋动力学的影响可能是深远的。它们负责在海洋的不同深度和区域重新分配热量和其他特性，如氧气和营养物质。因此，中尺度涡流在调节海洋温度方面发挥着至关重要的作用，特别是在海洋的较深层，它们可以影响地下热浪和寒流。
涡流主要负责水团的重新分布，这对调节海洋温度起着关键作用。这些旋转的水团能够垂直和水平地取代大量的水，通常会将较深的海洋层的暖水或冷水带到海面。这种重新分布过程对于影响地表和地下极端温度至关重要。
随着气候变化加剧，中尺度涡流正成为导致次表层极端温度的越来越重要的因素。越来越多的研究表明，这些涡流是造成海洋热浪和寒流的重要原因，无论是在海洋表面还是在海洋表面之下。
次表层热浪 (MHW) 和寒流 (MCS)
海洋热浪 (MHW) 是指水温长期异常升高，可能对海洋生态系统（尤其是珊瑚礁、渔业和生物多样性）造成毁灭性影响。同样，海洋寒潮 (MCS) 是指水温长期低于正常水平，也可能破坏海洋生物和生态系统服务。这些极端温度，尤其是发生在地下深处的温度，虽然了解得较少，但人们越来越认识到它们是影响海洋健康的关键现象。
在次表层海洋热浪中，涡流可以将暖水从较深的海底输送到较深的海底，从而加快升温速度。这种机制在深海水温自然较低的地区尤为重要，因为涡流带来的暖水会提高上层海洋的温度，从而引发海洋热浪 。
相反，在海洋寒流期间，冷气旋涡流可以从更深、更冷的海洋层中吸收水并将其带到海面，从而增强某些地区的冷却效应。对于在高纬度或极地地区形成的涡流来说尤其如此，冷水上涌可以显著降低地表温度。
随着气候变化导致全球气温上升，中尺度涡流预计将在塑造海洋极端温度方面发挥更大的作用。变暖的表层水和不断变化的风型改变了这些涡流的频率、强度和分布。许多海洋区域的中尺度涡流频率有所增加，可能会加剧地下热浪和寒流的严重程度。
此外，随着海洋混合层深度的变化，涡流可以更有效地将暖水或冷水移入地下，使这些极端温度更加明显和持久。这一现象越来越被认为是理解海洋热浪和寒流更广泛影响的重要因素。
新的研究发现
由于全球变暖，极端海洋温度事件变得越来越常见，造成了灾难性的生态和社会经济影响。中国科学院南海海洋研究所引导的一项新的研究，研究重点关注深海中，特别是海洋涡流中出现的次表层海洋热浪 (MHW) 和寒潮事件。
研究发现，在 100 米深度以下测得的 80% 的MHW和 MCS 与表面事件不一致。与表面 MHW（MCS）和海洋涡流之间的薄弱联系相反，全球海洋中近三分之一的次表层 MHW（MCS）以及亚热带环流和中纬度主流系统中超过一半的此类事件发生在反气旋涡流中。过去几十年来，这些与涡流相关的极端温度以高于背景水平的速度加剧，表明随着全球变暖的持续，海洋涡流对次表层 MHW 和 MCS 的影响越来越大。
研究表明，次表层海洋热浪 (MHW) 和寒流通常隐藏在海洋表面之下，受到中尺度涡流（即旋转的洋流）的影响。与周围水域相比，海洋涡流中的地下热浪和寒流更常见，持续时间更长。
中尺度涡流在重新分配海洋深处的温度方面发挥着重要作用，放大了海洋极端温度的影响。随着气候变化继续改变海洋条件，中尺度涡流可能会在塑造这些事件的频率和强度方面发挥更大的影响力。
思考
虽然涡流对地下温度有显著影响，但它们在不同海洋深度触发或加剧 MHW 和 MCS 的确切机制是什么样的呢？中尺度涡流引发的地下热浪和寒流在区域上有何差异？尺度涡流驱动的地下热储存变化如何反馈到更广泛的海洋环流和气候系统中？
参考文献：Qingyou He, Weikang Zhan, Ming Feng, Yankun Gong, Shuqun Cai & Haigang Zhan，Common occurrences of subsurface heatwaves and cold spells in ocean eddies. Nature volume 634, pages1111–1117 (2024)，doi.s41586-024-08051-2
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