科学家在海底发现热浪

2013-2016 年被称为“The Blob”的海洋热浪使东北太平洋的大片地表水域变暖，扰乱了西海岸的海洋生态系统，抑制了鲑鱼的回归，并破坏了商业渔业。它还引发了一场关于海洋表面水域极端变暖的研究浪潮。

但是，正如 NOAA 的新研究表明的那样，海洋热浪也会发生在水下深处。

在《自然通讯》杂志上发表的一篇论文中，由 NOAA 研究人员领导的一个团队结合观察和计算机模型，对北美周围多产大陆架水域的底部海洋热浪进行了首次广泛评估。

“十多年来，研究人员一直在研究海面的海洋热浪，”NOAA 物理科学实验室的研究科学家、主要作者 Dillon Amaya 说。“这是我们第一次能够真正深入研究并评估这些极端事件是如何沿着浅海床展开的。”

海洋热浪极大地影响了全球海洋生态系统的健康，破坏了小至浮游生物和大至鲸鱼的生物的生产力和分布。因此，人们付出了相当大的努力来研究、跟踪和预测这些事件的时间、强度、持续时间和物理驱动因素。

大多数研究都集中在海洋表面的极端温度，卫星、船只和浮标对此进行了更多高质量的观测。海面温度也可以作为敏感海洋生态系统的许多物理和生化海洋特征的指标，使分析更加直接。

全球变暖产生的多余热量中约有 90%已被海洋吸收，海洋在过去一个世纪中升温了约 1.5 摄氏度。在过去十年中，海洋热浪的发生频率增加了约 50%。

近年来，科学家们加大力度，利用现有的有限数据调查整个水体的海洋热浪。但之前的研究并没有针对大陆架海底的极端温度，大陆架为龙虾、扇贝、螃蟹、比目鱼、鳕鱼和其他底层鱼类等重要商业物种提供了重要的栖息地。

底部与表面海洋热浪空间范围。a–i从 1993 年到 2019 年每个月每个大型海洋生态系统 (LME) 区域经历海洋表面热浪 (SMHW) 条件的比例。阴影表示给定月份的平均 SMHW 强度 (°C)，这是通过在经历 SMHW 条件的所有网格单元中平均的海面温度异常 (SSTA) 测量的。黑色等高线标记 LME 在底部海洋热浪 (BMHW) 条件下的面积分数(即图 5 中的条形高度)。水平灰线表示面积范围为 0.5 和 1。请注意，只有底部深度 <400 m 的网格单元才用于面积百分比和强度计算。LME 名称旁边的数字分别表示 SMHW 和 BMHW 的面积范围大于 0.5 的月份总数。信用：自然通讯(2023)。DOI: 10.1038/s41467-023-36567-0

由于底层水温数据集相对稀缺，科学家们使用一种称为“再分析”的数据产品进行评估，从现有观测开始，并采用模拟洋流和大气影响的计算机模型来“填补空白。” 使用类似的技术，NOAA 的科学家们已经能够重建 19 世纪初的全球天气。

虽然海洋再分析已经存在了很长时间，但直到最近它们才变得足够熟练并且具有足够高的分辨率来检查海洋特征，包括海岸附近的底部温度。

来自 NOAA、CIRES 和 NCAR 的研究小组发现，在北美大陆架上，底部海洋热浪往往比表面热浪持续时间更长，并且比上覆的地表水具有更大的变暖信号。底部和表层海洋热浪可以在同一地点同时发生，尤其是在表层和底层水混合的较浅区域。

但底部海洋热浪也可能在表面变暖的迹象很少或没有迹象的情况下发生，这对具有重要商业意义的渔业的管理具有重要意义。“这意味着在影响开始显现之前，它可能会在管理者没有意识到的情况下发生，”Amaya 说。

根据 2021 年的一项研究，2015 年，有害藻类大量繁殖和西海岸海带森林栖息地的丧失(均由 The Blob 造成)导致贝类渔业关闭，经济损失超过 1.85 亿美元. 三州商业珍宝蟹渔业录得 9750 万美元的损失，影响了部落和非部落渔业。由于娱乐性蛏子和鲍鱼渔业的关闭，华盛顿和加利福尼亚沿海社区总共损失了 8400 万美元的旅游支出。

2021 年，NOAA Fisheries 发布的一项底层鱼类调查表明，阿拉斯加湾鳕鱼在 The Blob 期间数量急剧下降，2015 年至 2017 年间丰度下降了 71%。另一方面，北加州洋流中的底层底层鱼类和其他海洋生物的幼鱼数量下降俄勒冈州立大学和 NOAA 渔业研究人员在 2019 年发表的一篇论文发现，该系统在前所未有的海洋条件下蓬勃发展。

异常温暖的底部水温也与东南部入侵狮子鱼的扩张、珊瑚白化和随后的珊瑚鱼数量减少、大西洋鳕鱼幼鱼存活率的变化以及新南威尔士州南部近岸龙虾种群的消失有关。英国。

作者说，维护现有的大陆架监测系统并开发新的实时监测能力以提醒海洋资源管理者注意底部变暖情况非常重要。

“我们知道，为了主动管理沿海海洋，需要及早识别海洋热浪，”合著者迈克尔·雅各克斯 (Michael Jacox) 说，他是一名研究海洋学家，在 NOAA 的西南渔业科学中心和物理科学实验室之间分配时间。“现在很明显，我们需要更密切地关注海底，那里生活着一些最有价值的物种，并且可以经历与地表完全不同的热浪。 ”