近日，海洋科学学院在ENSO对南海次表层温度极端事件影响机制研究中取得新进展。相关成果以《Subsurface heatwaves and cold spells in the South China Sea regulated by ENSO: Role of the South China Sea throughflow》为题，以南京信息工程大学气候系统预测与变化应对全国重点实验室为第一单位，发表于地学领域权威期刊《Geophysical Research Letters》。该研究由我院教师张宁宁担任第一作者，董昌明教授为通讯作者，联合中国海洋大学兰健教授合作完成。

研究表明，南海温跃层附近（次表层）热浪/冷浪的平均强度、持续时间及累积强度在400米以浅水域达到峰值（图1a-d），可能对底栖物种、部分珊瑚群落以及混合层以下的海藻构成严重威胁。进一步研究发现，该类事件的年际变化与ENSO周期呈现显著的“上下层反相”特征：El Niño期间，表层呈现热浪特征，次表层同步出现冷浪；而La Niña期间则相反（图1e-h）。这种垂向差异化响应源于不同水层温度调控机制的差异：表层温度极端事件主要由大气过程驱动，而次表层事件的核心驱动来自海洋流动的变化。研究证实，南海贯穿流强度的变化与次表层热浪/冷浪的累积强度呈显著负相关（相关系数达-0.85；图2a,b）。热收支分析揭示了关键调控过程：El Niño发展期，吕宋海峡流量增加，南海贯穿流增强，伴随南海上升流加剧，在温跃层（强垂向温度梯度带）附近产生强烈的冷却效应，诱发次表层冷浪（图2c,e）；至El Niño成熟期，大气热通量主导表层变暖，热量通过湍流混合下传，次表层冷浪逐渐消退（图2c,f）。La Niña期间，南海贯穿流减弱，上升流活动受到抑制，次表层形成热浪（图2d）。

该研究系统阐释了ENSO信号通过南海贯穿流这一海洋通道来调控次表层温度极端事件的关键机制，揭示了海气过程对不同深度海洋的差异化影响。研究结果不仅强调了海洋垂向分层监测的必要性，更为评估ENSO对不同深度生态系统的潜在影响提供了关键科学依据。

本研究得到了国家自然科学基金委重大项目子课题《洋际相互作用对西北太平洋海洋热浪的影响及其机理》的资助

图1. 1993-2022年海洋热浪（MHWs）和海洋冷浪（MCSs）从表层至380米的垂向结构。(a)发生频率（单位：次/年），(b)平均强度（单位：°C），(c)持续时间（单位：天）和(d)累积强度（单位：°C・天）。箱线图中，中央实线表示中位数，箱形边缘表示25%和75%分位数，须线表示非异常数据点。异常值以空心圆标记，平均值以实心圆标记。(e-h)为1997年7月1日至2000年12月31日典型深度处的海洋热浪与冷浪事件。

图2. (a)海洋热浪（MHWs）与冷浪（MCSs）累积强度异常及吕宋海峡流量（LST）的时间序列。(b)累积强度异常与LST异常的超前滞后相关。(c- d) El Niño与La Niña事件期间次表层热收支项，趋势项代表55-154米层的体积平均温度变化趋势；ADV_H为水平平流，ADV_U和ADV_B分别为55米与154米处的垂向对流，超过90%显著性水平的值以斜线柱标注。(e- f) El Niño发展年秋季及冬季南海次表层的季节平均温度异常与热浪/冷浪发生机制示意图。(e)中实线箭头表示环流，虚线箭头为绕菲律宾群岛顺时针传播的上升开尔文波；(f)中箭头表示热量输送。

论文引用：

Zhang, N., Lan, J., & Dong, C. (2025). Subsurface heatwaves and cold spells in the South China Sea regulated by ENSO: Role of the South China Sea throughflow.Geophysical Research Letters, 52, e2025GL114692. https://doi.org/10.1029/ 2025GL114692

作者简介：

张宁宁，海洋科学学院讲师，博士毕业于中国海洋大学物理海洋学专业。主要从事海洋热浪、海洋中尺度涡旋等相关研究。近年来先后主持国家自然科学基金青年基金1项，省部级项目1项，以骨干身份参与基金委重大项目1项，参与基金委面上项目2项。先后在JGR-Oceans、Journal of Climate、Geoscience Letters、Acta Oceanologica Sinica等国内外专业期刊发表SCI论文10余篇。