揭示次表层海洋热浪的垂直结构与生态影响：从混合层到海底的极端温度事件新分类

本综述系统提出次表层海洋热浪（MHWs）的垂直结构分类体系，突破传统仅关注海表温度的研究局限，揭示（mixed layer）、（deep）、（thermocline）、（submerged）和（benthic）五类热浪的形成机制与生态效应，为跨学科研究极端温度事件对海洋生物地球化学循环及生态系统的影响提供统一框架。

　　

Heatwave typology（热浪类型学）

通过沿海海洋锚系观测（图3a）、ACCESS-OM2-01模型（图3b）和网格化Argo数据（图3c）的深度-时间温度异常分析，可见开阔洋与沿海海域的垂直尺度差异显著（100米 vs >1000米），混合层和温跃层深度随时间大幅波动。我们重点展示了部分次表层海洋热浪（MHWs）事件，其垂直结构可分为六类：混合层MHWs、深层MHWs、温跃层MHWs、全深度MHWs、潜没型MHWs和底栖MHWs（图4）。

Drivers of different marine heatwave types（不同海洋热浪类型的驱动机制）

表层MHWs的驱动机制已有广泛研究，通常基于混合层热量收支（Holbrook et al., 2019）。其中混合层平均温度的演变取决于大气辐射和湍流热通量，减去穿出混合层底部的太阳辐射，同时受海洋平流热通量及水平与垂直混合过程影响。但在深层海洋，远离大气的直接作用，温度变率的驱动因子常与表层不同。"抬升"（heave）作用、等密度面垂直运动（Hu et al., 2021）或温度锋面的异常平流和侧向移动（Gawarkiewicz et al., 2019）可能是特定位置极端温度的主因。

Ecological impacts of MHW vertical structure（热浪垂直结构的生态影响）

我们从生物个体视角讨论不同垂直分布MHWs的潜在影响。需考虑物种移动能力——即其迁移至受影响深度外适宜栖息地的能力（Jacox et al., 2020）。第一类为底栖生物，它们固着或栖息于沉积物中，无法主动移动，因此极易受底栖MHWs影响。第二类包括浮游植物和浮游动物，虽具垂直迁移能力，但移动范围受限，温跃层MHWs或潜没型事件可能改变其光、营养盐条件，引发藻华或群落结构变异。第三类为高营养级主动游泳生物（如鱼类、鲸类），虽可潜避至适宜温度层，但若猎物分布受热浪扰动，仍面临摄食压力。

Data challenges（数据挑战）

MHW研究的蓬勃发展得益于全球卫星海表温度的长期每日近实时观测，可计算气候基态和阈值。但对次表层的观测挑战巨大：连续性强、持续时间足的数据集稀少，难以准确代表特定位置温度变率，更遑论全球尺度。本节讨论各类数据源在识别和描述次表层MHWs中的效用与局限。

Discussion（讨论）

本研究提出了改进的海洋热浪垂直结构类型学。强调需以混合层和温跃层深度为参考系定位MHWs，并应用海洋热浪强度指数（severity index）量化温度变率随深度的变化。基于此，我们识别出六类MHWs的垂直结构，并发现多数事件与等密度面位移、平流过程或温度锋面移动相关。不同类型的MHWs对生物地球化学过程（如营养盐输送、脱氧）和生态系统（从浮游生物到底栖群落）的影响各异，但受观测数据稀缺限制，当前认知仍有限。

Conclusion（结论）

MHW研究通过提供通用定义促进了跨学科合作。我们进一步将这一共同语言扩展至次表层，以推动 interdisciplinary research，深化对不同垂直分布热浪影响的理解。垂直尺度远大于水平尺度，且温度变率随深度变化显著，因此需采用动态阈值和定位参考框架。尽管观测数据不足，但新平台（如BGC-Argo、动物遥测）和模型工具正开辟新途径，未来可更好量化次表层极端事件及其生态效应。