我们大多数人都知道热浪在陆地上的感觉——持续数天的闷热。但海洋也会遭受热浪。当水温超过季节性阈值五天或更长时间时,就会出现海洋热浪。它们在夏季造成的损害最为严重,此时海洋已经处于最温暖的状态,但它们可能在一年中的任何时间发生。

海洋热浪不仅仅袭击珊瑚礁

超过90%的温室气体吸收的热量已经进入海洋。因此,海洋热浪变得更加强烈和频繁也就不足为奇了。今年已经破纪录了。从今年4月开始,全球平均海洋温度就创下有记录以来的最高值。

自20世纪80年代以来,卫星使每天测量海洋温度成为可能,从而彻底改变了海洋科学。但卫星从上方观察。他们看不到表面以下发生的事情。

我们发表在《通讯·地球与环境》上的新研究探索了更深水域中正在发生的情况。事实证明,海洋热浪不仅仅出现在表面。在最具破坏性的海洋热浪中,热量可以直接渗透到海床。值得注意的是,一些热浪只影响海底。

为什么深海热浪很重要?

虽然我们通常只在海洋表面看到海洋生物,但海底深处却到处都有生命。在大陆架较浅的海底——大陆的沉没部分——有活鱼、海带床、海绵、冷水珊瑚、贝类和甲壳类动物。

这些浅海平均深度不到100米。当陆架结束时,通常会出现一个陡峭的斜坡进入深海,深海的表面和海底之间有数公里的水。

海洋热浪正在损害大陆架海洋中的生命。这里的生物对极端温度很敏感,就像地表的生物一样。但他们眼中的“极端”与我们所认为的极端不同。如果你习惯了12℃的水温,那么15℃的热浪可能是毁灭性的。

当海洋热浪袭来时,它们会致命。2021年,美国西部和加拿大海岸的一次热浪导致超过10亿海洋生物死亡。今年,极端热浪在北半球夏季袭击了大部分海洋。

鱼类和其他可以移动的生物会这样做,向两极或更深的地方寻找凉爽的水域。那些不能忍受的人必须忍受它或死去。热浪会引发迁徙。新物种到来,寻求庇护,并可能改变生态系统。

我们对更深的海洋热浪知之甚少

与深海数公里的水域相比,覆盖大陆架的海洋相对较浅。但即便如此,用卫星或者高频雷达也无法看到下面发生的事情。

海洋是一个充满敌意的环境。仪器会受到高压、腐蚀性盐水和沉积在其上的牡蛎和海绵等海洋生物的影响。这就是为什么我们关于地表温度长期趋势的数据非常有限的原因之一。但这些记录对于计算一年中某个时间的典型气温并找出极端气温至关重要。

澳大利亚是少数几个长期生成此类有价值数据的地方之一。东南海岸附近有许多海洋系泊点——固定在底部的漂浮传感器集合。其中一台自1993年以来一直在测量从地表到65米深海底的每日温度。

该图显示了影响沿海水域的不同类型的海洋热浪(以红色异常热度显示)。信用:作者提供,CCBY-ND

我们早期的研究发现,与表面相比,海洋深处的热浪实际上更强烈、持续时间更长。但为什么?

在我们的新研究中,我们仔细研究了温度数据。我们发现海洋热浪有多种类型并且有不同的原因。我们还发现某些类型的海洋热浪在特定季节更有可能发生。

例如,冬季海洋热浪经常从表面传播到海底。当强大、深邃且温暖的东澳大利亚洋流蜿蜒向西流向海岸时,就会发生这种现象。当洋流在大陆坡上摆动时,它会将温暖的海水拖过大陆架并靠近海岸。

夏天,澳大利亚的海洋会出现两种截然不同的热浪。第一个发生在蓝天天气时。由于云层较少,更多来自太阳的热量进入海洋。当风较弱且蒸发造成的海洋冷却较少时,也会发生这种情况。这些热浪仅限于地表和几米以下。

然后是第二个,一个非常奇怪的热浪系统,只出现在靠近海底的地方。当强风产生水流将温暖的浅水推入底部时就会产生这些现象。在东海岸,这些洋流来自南方的冷风。因此,即使你在南大洋的寒风中瑟瑟发抖,海底也可能因热浪而闷热。这些可能对生态系统最具破坏性,但却几乎被忽视。

海洋热浪的产生并不相同

我们的研究表明海洋热浪有不同的形式。这很重要,因为它将使我们能够更好地预测热浪是否即将袭击我们的海洋。它将让我们预测水体的哪些部分将受到影响,以及哪些生态系统将受到影响。

当然,减缓海洋变暖并防止海洋热浪破坏生态系统意味着减少碳排放。但是,在我们努力解决这一问题的同时,这些知识可以让我们有时间找到减少海底死亡人数的策略,以及对依赖这些生态系统生存的旅游业和渔业造成的损害。