《Estuarine, Coastal and Shelf Science》:Divergent Responses of Marine Heatwaves to Multiple Typhoons in the Nearshore South China Sea
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•海洋热浪(MHWs)与台风之间的三种相互作用:维持、消散和生成。•台风黑格斯的弱强度和海洋热浪位于台风路径左侧的位置是维持海洋热浪的两个关键因素。•水温的季节性下降是观测到的海洋热浪消散的关键因素。•台风引起的垂直混合主导了次表层海洋热浪的生成。引言极端事件对自然生态系统和
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海洋热浪(MHWs)与台风之间的三种相互作用:维持、消散和生成。
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台风黑格斯的弱强度和海洋热浪位于台风路径左侧的位置是维持海洋热浪的两个关键因素。
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水温的季节性下降是观测到的海洋热浪消散的关键因素。
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台风引起的垂直混合主导了次表层海洋热浪的生成。
引言
极端事件对自然生态系统和人类社会构成重大挑战(Diakakis等人,2015;Fr?licher和Laufk?tter,2018;Smale等人,2019;Zhang等人,2021;Burger等人,2022;Liu等人,2025),尤其是当它们同时发生或在时间或空间上接近时(Zscheischle和Seneviratne,2017;Zscheischler等人,2018;Gruber等人,2021;Burger等人,2022;Liu等人,2023;Zhou等人,2025)。台风作为一类极端事件,可以摧毁珊瑚礁和红树林等关键栖息地,并引发浮游植物水华(Wang,2020;Cooke等人,2022;Feehan等人,2025)。在沿海地区,台风可以引发风暴潮和温度的突然变化,威胁沿海基础设施和海洋生态系统(Lagmay等人,2015;Wang,2020;Medvedev等人,2022;Heidarzadeh等人,2025)。此外,海洋热浪(MHWs)作为另一类极端事件,在全球范围内具有重要的生物和生态影响,导致珊瑚白化、沿海鱼类大量死亡和低氧(Bond等人,2015;Smale等人,2019;Hu等人,2021;Wyatt等人,2023;Guibourd de Luzinais等人,2024)。全面了解这些极端事件对于风险管理和政策制定至关重要,特别是在人口不断增长、生态系统脆弱的沿海地区(Glenn等人,2016;Zscheischler等人,2018;Dzwonkowski等人,2020)。
最近,台风与海洋热浪之间的相互作用成为研究热点。一方面,台风的维持和发展依赖于上层海洋的热量(如Emanuel,2003;Dare和Mcbride,2011a;Tory和Dare,2015)。作为极端海洋变暖事件,表层海洋热浪可以为台风提供额外热量,从而为其增强创造有利条件(Pun等人,2023;Choi等人,2024;Radfar等人,2024;Saranya等人,2024)。另一方面,台风可以向海洋注入大量动量和能量,产生具有强烈垂直剪切的作用近惯性波(Cao等人,2018;Raja等人,2022),并在台风过境期间驱动强烈的湍流混合(Zhang等人,2016;Zhang,2021;Cheng等人,2024)。强烈的混合进一步导致表层降温和次表层升温,最大异常值出现在混合层底部附近或其下方(Vincent等人,2012;Zhang等人,2021;Liu等人,2022;Qiao等人,2022;Cheng等人,2024;Han等人,2024)。因此,台风引起的表层降温可能会扰乱表层海洋热浪的演变(Pun等人,2025),而次表层升温则可能持续存在(Park等人,2011;Zhang等人,2016;Qiao等人,2022;Zhang等人,2023)并可能演变为次表层海洋热浪(Wang等人,2025;Liu等人,2026)。此外,Saranya等人(2026)报道了台风引起的近惯性波可以调节上层海洋温度剖面并延迟海洋热浪的发生。
尽管之前的研究记录了台风与海洋热浪之间的各种相互作用机制,但这些发现来源于不同地区或单个案例事件。目前尚不清楚在同一年度多个台风经过的同一地区是否会出现不同的台风-海洋热浪相互作用模式,这促使了本研究。基于在多次台风过境期间于海洋气象观测平台收集的现场水温观测数据,以及33年的再分析数据,我们系统地研究了近岸南海(SCS)的台风-海洋热浪相互作用,并探索其潜在动力机制。这些发现将加深我们对台风-海洋热浪相互作用的理解,并为南海沿海极端事件的监测和应对策略的发展做出贡献。
章节摘要
数据
全球海洋再分析与模拟(GLORYS)12V1产品(https://data.marine.copernicus.eu/product/GLOBAL_MULTIYEAR_PHY_001_030/description;Jean-Michel等人,2021)提供了日均海水势温、盐度和水平速度数据,其水平分辨率为1/12°,并有50个垂直层。GLORYS12V1产品源自Copernicus海洋环境监测服务(CMEMS)的实时全球预报系统,该系统受到……
观测与再分析数据比较
在研究台风与海洋热浪的相互作用之前,我们首先将再分析数据与多源观测进行了比较。GLORYS12V1在最浅层(0.49米)的水温在整个研究期间与OISST数据总体上具有一致性(图2),尽管存在一些微小偏差。通过与现场观测的比较,再分析数据也捕捉到了大多数台风期间观测到的温度变化(图3)。鉴于GLORYS12V1……
总结与讨论
利用海洋气象观测平台的现场温度观测数据和33年的GLORYS12V1再分析数据,本研究识别了南海近岸台风与海洋热浪之间的三种不同的相互作用模式。
在第一种模式中,台风黑格斯(2020年)对已有的海洋热浪影响甚微,台风过境后该海洋热浪持续了一周多。两个因素导致了这一现象:台风黑格斯的弱强度以及海洋热浪的位置……
CRediT作者贡献声明
刘周宏:撰写——审阅与编辑,撰写——初稿,软件,方法论,调查研究,形式分析,数据整理,概念化。郑晓婷:撰写——审阅与编辑,形式分析。罗跃心:撰写——审阅与编辑,形式分析。郭心雨:撰写——审阅与编辑,监督。宋金宝:撰写——审阅与编辑,监督。赵中阔:撰写——审阅与编辑,监督,数据整理。程书魁:撰写——审阅与编辑。
未引用参考文献
Diakakis等人,2015;Feehan等人,2024;Jullien等人;Miles等人,2017;O'Connor等人;Thomson等人;Wei等人,2025。
数据可用性声明
所有支持本研究结果的数据均包含在文章(及任何补充文件)中。
竞争利益声明
? 作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系,这些关系可能被认为影响了本论文中报道的工作。
致谢
本研究由中国国家重点研发计划(2023YFC3008003)、浙江省自然科学基金(LZ25D060002)和中央高校基础研究基金(226-2025-00150)资助。曹安洲感谢浙江大学(ZJU)汤学者基金。本研究还得到日本文部科学省(MEXT)关于海洋与环境卓越学术联合利用/研究中心项目的支持。
刘周宏|郑晓婷|罗跃心|程书魁|曹安洲|赵中阔|郭心雨|宋金宝