近日，齊魯工業大學海洋技術科學學部海洋環流與波動團隊在極端海洋變化方向的研究工作取得了新進展，相關成果在Nature旗下1區TOP期刊《通訊·地球與環境》（Communications Earth & Environment）上發表。
全球海洋熱浪和寒潮是海洋極端事件的代表性成員。強度最大的熱浪和寒潮一般分布于強渦旋海域（圖1），最近研究表明，渦旋最近幾十年的增強會導致熱浪等事件的強度持續增大，但是在全球范圍內的數值預報中，對熱浪和寒潮基本形態的模擬在強渦旋海域最差。本項研究利用同化數據分析了強渦旋海域內，熱浪和寒潮在不同物理控制因素背景下，10多種海氣變量分布的差異及其形成該差異的原因。
圖 1 渦動動能和熱浪/寒潮之間的關系。氣候態的渦動動能在（a）南大西洋、（b）巴西暖流回流區的空間
分布。最大強度的（c）熱浪和（d）寒潮的空間分布。（e）熱浪、寒潮和中性事件在不同的渦動動能強度上的概率分布。
研究發現，熱浪和寒潮從空間分布和概率分布上都與渦旋強度有關（圖1）。在巴西暖流回流區，渦旋強度越大，熱浪發生的頻率越高，反之，渦旋強度越小，寒潮發生的頻率越高。海洋熱浪和寒潮最主要的驅動因素為平流（大尺度運動和渦旋運動）以及海氣熱通量。當海氣熱通量主導熱浪和寒潮的時候，海溫和大氣要素的變化水平覆蓋范圍很大，并在200hpa上空存在明顯信號；而當平流運動驅動熱浪或寒潮的時候，海溫和大氣要素的變化水平范圍小（圖2）。本項研究發現，海洋變量在極端事件的過程中協同性要弱于大氣變量。該成果的發現可為提高氣候模式預測能力以及推進與極端事件相關的三維海氣相互作用的認識提供理論支撐。
圖2 大氣變量和海表溫度在不同控制機制下合成分布。（a-d）海表溫度；（e-h）海表面氣壓；（i-l）潛熱通量；（m-p）云量；
（q-t）風應力；（u-x）200hpa 位勢高度的合成分布。第一列代表海氣通量控制的熱浪事件；第二列代表平流控制的熱浪事件；
第三列代表海氣通量控制的寒潮事件和第四列代表平流控制的寒潮事件。
海洋學部海洋環流與波動團隊的研究工作主要涉及近海多尺度海洋動力過程、極區環境與氣候變化、海洋數值模擬等領域。本篇論文的第一作者是海洋學部劉浩博士，合作作者為史軍強博士以及來自自然資源部第一海洋研究所的研究人員。相關成果：
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
