红海南部次表层海洋热浪与珊瑚白化的远程强迫机制研究

海洋热浪(MHWs)对珊瑚礁生态系统构成严重威胁，但传统研究多聚焦海表温度(SST)而忽视次表层影响。本研究通过高分辨率区域再分析数据，揭示2015年红海南部(SRS)珊瑚白化事件与次表层热异常(20-100m)的关联机制，发现海湾亚丁(GoA)水团平流是热异常主因，其中反气旋涡(Somali current ring)通过改变25σ等密度面深度调控水交换。该成果发表于《Weather and Climate Extremes》，为珊瑚礁保护提供新视角。

　　

珊瑚礁作为海洋中的"热带雨林"，其健康状况直接反映海洋生态系统的稳定性。红海拥有全球第二长的珊瑚礁系统，这里的珊瑚因长期适应高温高盐环境而表现出独特的热耐受性。然而近年来，红海南部(SRS)频繁出现珊瑚白化现象，特别是2015年发生的白化事件尤为反常——尽管海表温度(SST)低于2002年，白化程度却更为严重。这一矛盾现象暗示，仅用表层温度无法完全解释珊瑚白化的驱动机制，亟需从三维海洋动力过程角度揭示次表层热力异常的潜在影响。

阿卜杜拉国王科技大学等机构的研究团队通过高分辨率红海区域再分析数据(RSRA)，结合卫星观测和拉格朗日粒子追踪技术，系统研究了2002与2015两个典型年份的次表层海洋热浪(MHWs)特征。研究发现：2015年20-50m深度存在持续4个月的正热含量异常(>2×10⁷
J m^-2
)，而200年同期则为负异常；温度收支分析表明，海湾亚丁(GoA)水团平流贡献了异常热量的72%，其中反气旋涡(Somali current ring)通过抬高海表高度(SSH)和加深25σ等密度面，显著抑制了红海表层水(RSSW)流出和GoA中层水(GAIW)流入；拉格朗日轨迹显示2015年暖水可直达东部珊瑚礁区。该成果发表于《Weather and Climate Extremes》，首次建立了远程涡旋-水交换-次表层热浪-珊瑚白化的完整机制链条。

研究采用四大关键技术：1) 基于MITgcm构建的4km分辨率红海再分析系统(RSRA)，同化卫星SST/SSH和现场温盐剖面；2) 采用95百分位阈值定义次表层MHWs；3) 开发温度收支方程量化平流/扩散贡献；4) 应用Ocean parcels工具箱进行拉格朗日粒子追踪。

【次表层热浪的时空特征】
通过分析0-100m热含量异常，发现2015年20-50m层存在显著正异常(0.6°C)，沿东部陆架向北延伸至20°N，与珊瑚白化区域高度吻合。而2002年同期该区域呈现负异常(-0.4°C)，揭示次表层热状态与表层SST可呈相反趋势。

【温度收支机制】
量化显示2015年夏季南边界平流贡献+0.15°C/month，其中异常暖水平流占63%。垂直平流项在8-9月出现正峰值，反映GAIW流入减少导致的层结增强效应。

【水交换过程】
Bab al-Mandab海峡断面显示，2015年SSH升高5cm且25σ等密度面加深30m，导致RSSW和GAIW通量分别减少23%和41%。这与西部GoA存在的反气旋涡(Somali current ring)密切相关。

【远程涡旋影响】
Hovm?ller图分析揭示2015年西向传播的上升流Rossby波强度减弱，使得反气旋涡持续时间延长。对比2002年强气旋涡(C2)导致的SSH降低，阐明了年际差异的远程驱动机制。

该研究突破性地将珊瑚白化研究与次表层海洋动力过程相关联，提出"涡旋-等密度面-水交换"三维调控框架。发现GoA涡旋系统可通过调整25σ等密度面深度，在数月时间尺度上调制红海热收支，这对发展珊瑚白化预警系统具有重要价值。特别是研究指出，随着印度洋Rossby波活动的年代际变化，类似2015年的极端事件发生概率可能增加，为区域珊瑚礁保护策略制定提供了科学依据。未来需进一步探究阿拉伯海水团在反气旋涡中的运移机制，以及Kelvin波对涡旋生成的潜在影响。