海洋热浪的分类及热力学过程是什么样的呢？南海的机制解析
海洋热浪是指海水中出现的持续性异常升温现象，近年来在全球范围内频繁发生，近日，由中国科学院南海海洋研究所的研究团队系统分析了1982-2021年间南海海洋热浪的特征及其形成机制，过去40年间，南海海洋热浪的频率和持续时间显著增加，其背后的动力学过程是什么样的呢？
海洋热浪是指海水温度异常升高的极端事件，首先海水温度必须连续5天以上超过当地该季节的气候平均阈值，通常采用过去30年同期90百分位的温度作为基准，其次这种升温必须是离散性的，与背景变暖趋势不同。
研究团队使用NOAA的高分辨率日海表温度数据，对1982-2021年间南海全域的海洋热浪进行了系统分析，研究数据显示，1982-2021年的40年间，南海共发生了82次符合标准的海洋热浪事件，平均每次持续约20天，平均强度为比正常值高出0.74°C，最高强度可达0.89°C。
从结果来看，南海海洋热浪无论是发生频率还是持续时间，都在过去四十年中稳步上升，特别是1998年和2016年，这两个年份正处于超强厄尔尼诺事件的衰减期，出现了有记录以来持续时间最长的海洋热浪事件，也就是说，厄尔尼诺-南方涛动对南海海洋热浪的发生具有重要影响。
图：1982年至 2021 年南海中强震 (MHW) 的 (a) 频率和 (b) 持续时间
橙色和蓝色柱状图分别表示持续时间少于 10 天和不少于 10 天的中强震 (MHW) 的结果。橙色和黑色曲线分别表示持续时间不少于 10 天的中强震 (MHW) 和所有中强震 (MHW) 的 11 年滑动平均结果。
传统上，海洋热浪的分类通常按照持续时间或强度进行分类，但这项研究采用了一种基于海温演变趋势的新分类方式，通过分析每个海洋热浪事件生命周期中最高和最低海温出现的顺序，将所有事件分为”增强型”和”减弱型”两大类，增强型海洋热浪随着持续时间，温度持续攀升，减弱型则正好相反。
通过基于海温演变趋势的分类方式，可以直观反映其背后不同的物理驱动机制。为了揭示海洋热浪的驱动机制，研究人员采用能量平衡方法混合层热收支分析这一物理过程。海洋混合层是海表以下一定深度范围内受风浪搅拌充分混合的水层，其温度变化由一系列物理过程共同决定，混合层热收支方程如下，这个公式将海表温度的变化分解为多个物理过程的贡献。
其中，撇号和上划线分别表示异常值和平均值，左侧项表示海表温度异常的时间导数，右侧项从第一个到最后一个依次表示热力项、纬向和经向平流反馈、埃克曼泵送效应、纬向和经向平均平流效应、温跃层反馈、非线性动力加热和残差项。热力项中的Qnet是海气热通量四个分量之和，ρ表示海水密度，Cp表示海水比热容。混合层深度用hmld表示。
通过分析发现，南海海洋热浪的驱动机制呈现明显的双模态特征，既有热力过程主导的事件，也有动力过程主导的事件，颠覆了传统认为热力过程绝对主导的认知。
整体而言，热力过程主导型热浪占比52%，动力过程主导型热浪占比25%。对于”增强型”海洋热浪，热力过程主导型热浪占比47%，动力过程主导型热浪占比40%。对于”减弱型”海洋热浪，热力过程主导型热浪占比57%，动力过程主导型热浪占比14%，动力过程主导型热浪很少出现在”减弱型”海洋热浪中。其余的则是属于混合类别。
对于热力过程主导型热浪，海气界面的热量交换起决定作用，尤其是潜热通量的变化情况。潜热通量反映的是海水蒸发带走的热量，当风速减小或空气湿度增加时，蒸发减弱导致海洋失去的热量减少，促使温度上升。数据分析显示，在热力主导型事件中，无论增强型还是减弱型，潜热通量对净热通量变化的贡献率都超过50%，显著高于短波辐射等其他分量。
而对于动力过程主导型热浪，则由海洋内部动力学特性主导，这类热浪主要受埃克曼泵送和温跃层反馈调控，埃克曼泵送起主导地位。
此外，研究还探讨了热带气旋对海洋热浪的潜在影响，一方面，台风过境会通过强烈的风搅拌使下层冷水上翻，导致海表温度骤降，可能中断或减弱热浪；另一方面，台风台风过境时产生的近惯性流会引发海洋上层混合层的垂向辐散，导致等温线下沉，这部分储存的异常热量在台风过后又得到释放，为后续热浪发展提供能量储备。
南海海洋热浪研究揭示了这一现象的复杂物理本质，既不是单纯由自上而下的大气强迫驱动，也不完全是自下而上的海洋内在变率结果，而是海气相互作用与海洋动力过程共同影响的海洋极端事件。
❓思考题：南海海洋热浪最主要的驱动因素是什么？
A.太阳短波辐射
B.潜热通量
C.海洋生物活动
D.海底火山喷发
参考答案：（点击查看）
B.
解析：研究发现，潜热通量是调控南海热浪最关键的因子，它反映海水蒸发带走的热量变化，直接影响海温升高或降低。
参考文献：Rongwang Zhang, Yujie Cheng, Xin Wang, Classification of marine heatwaves in the South China Sea and their thermodynamic features.Atmospheric and Oceanic Science Letters,2025,100662,ISSN 1674-2834, https://doi.org/10.1016/j.aosl.2025.100662