研究分析了气候条件变化下加州近岸海洋热浪和寒潮

这是有史以来第一项研究，旨在研究加州洋流沿岸浅海近岸海洋热浪和寒潮的驱动因素，由加州理工州立大学圣路易斯奥比斯波分校(加州理工学院)和弗吉尼亚海洋科学研究所 William & Mary 协调进行——发现某些环境条件和海洋状况可能导致海洋极端温度的风险增加。

研究结果最近发表在《科学报告》上一篇题为“盆地规模气候模式和上升流对加州海流近岸海洋热浪和寒潮的影响”的文章中。

(资料图)

极端海洋热浪可能对海洋生态系统和与海洋相关的生态造成不利影响，而2023年全球气温上升会加剧极端海洋热浪，2023年将成为全球有记录以来最热的年份之一。研究人员利用跨越四十年的温度数据，确定了导致极端温暖和寒冷时期的 环境条件。

科学家和环境管理者可以利用这些发现来为对加州海洋经济(称为蓝色经济)至关重要的重要生态系统的保存和保护提供信息。

在厄尔尼诺现象期间，当加利福尼亚海岸的海洋温度升高时(例如预计今年冬天将发生的情况)，如果温度过高，海洋生态系统可能会受到严重影响。过去，这些海洋热浪导致海带森林大量消失、海鸟和重要经济渔业的大规模死亡以及有害藻类的大量繁殖。

加州理工大学物理海洋学副教授瑞安·沃尔特 (Ryan Walter) 表示，科学界高度相信，由于气候变化，厄尔尼诺事件的频率和强度将会增加，可能对海洋生态系统和与海洋相关的生态产生有害影响。文章共同作者。

沃尔特说：“因此，如果未来发生更强烈的厄尔尼诺事件，我们预计会看到更频繁、更极端的海洋热浪以及随之而来的所有后果。” 在 2015 年至 2016 年的最后一次重大厄尔尼诺现象期间，持续时间较长的海洋热浪导致加州部分地区标志性且物种丰富的海带森林崩溃。

除了厄尔尼诺和拉尼娜年等事件引起的海洋和天气条件变化外，研究发现短期上升流模式也会引发一些海洋热浪和寒潮，具体取决于上升流和相关的冷却效果有强有弱。

人们早就知道，沿海上升流(风驱动的深层冷水输送到沿海浅水区域)对沿海水域具有很强的冷却作用，形成雾状海洋层并刺激海洋生产力。上升流有助于维持健康的渔业和旺盛的海洋生物。寒冷的海水还有助于缓冲远离海岸的地方经常出现的水温上升。

沃尔特说：“如果我们的海岸没有上升流，我们就会看到更多的热浪。” “因此，上升流正在冷却沿海近岸地区，导致气候变化引起的变暖信号更加减弱。这也为海洋生物提供了一个热避难所。”

热应激，无论是热应激还是冷应激，都会严重影响水产养殖和渔业，而这两者都是加州蓝色经济的重要组成部分。未来，了解气候变化导致的风型变化和地表变暖将如何影响加州海岸的上升流将非常重要。

“总的来说，上升流系统是世界上生产力最高的生态系统之一，包括世界上许多渔业和美丽的海带森林，”沃尔特说。“由于深部上升的海水很冷，它们有助于缓解一些极端的暖水现象。此外，这些深而寒冷的海水充满了营养物质，当它们上升时，它们可以有效地给海洋表面施肥，并带来强大的生物生产力。 ”

加州理工大学物理学专业本科生迈克尔·达尔辛 (Michael Dalsin) 与合著者沃尔特 (Walter) 和弗吉尼亚海洋科学研究所物理海洋学教授皮耶罗·马齐尼 (Piero Mazzini) 共同担任该期刊文章的主要作者。

该团队分析了 1978 年至 2020 年的海洋温度数据，这些数据是在加州中央海岸迪亚波罗峡谷核电站海岸线附近的浅水中固定位置获取的。这一独特的参考点具有深刻的洞察力，因为持续三十多年的沿海海洋温度数据并不常见，需要对极端事件进行统计量化。研究人员表示，此外，卫星收集的近岸温度数据受到雾气干扰，分辨率较低。

“这项研究为了解海洋中的极端温度如何应对气候变化奠定了基础，”本科生达尔辛说，他因这项研究工作获得了多项奖项，其中包括美国气象学会(AMS)学生奖在2023年年会上进行口头报告。他也是被选中代表加州理工学院参加 2023 年加州州立大学学生研究竞赛的 10 名学生之一。

达尔辛补充说：“我们研究的一个令人着迷的方面是，我们可以根据海洋状况预测这些极端海洋事件之一的可能性。” “由大范围的气候模式和局部范围的上升风决定的海洋状况可以用来预测未来的热浪和寒流。”

这项研究让人们更好地了解这些海洋极端事件发生的时间、地点和原因。“然而，有一件事是明确的，”沃尔特说，“这些极端温度事件不会消失，因此我们继续探索其驱动因素和后果至关重要。”

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