《Science》文章：热带气旋引起的上层海洋冷却对海洋热浪活动的抑制

海洋热浪（MHWs）是近年因全球变暖而频发的极端海洋温度事件，对珊瑚礁、海草床等海洋生态系统造成严重破坏，并威胁渔业、旅游业等社会经济活动。虽然已有研究关注其形成机制，但对其消散过程的了解仍不足。近年研究表明，热带气旋（TCs）可能通过引起海表温度（SST）冷却来影响MHWs的持续时间与强度，但相关研究尚处于起步阶段。因此，探究TCs如何调节MHWs的消散过程，对于理解海洋极端事件的影响机制具有重要意义。
本研究通过个案分析与系统统计，探讨了TCs对MHWs的抑制作用。首先以2020年台风“巴威”（Bavi）为例，展示其在东海通过引发高达7°C的SST冷却，彻底终止了一次成熟的MHW，并抑制该区域后续MHW长达8个月。其次，基于2014-2023年西北太平洋85个TC-MHW案例的统计分析，发现99%的MHW在TC过境后消失，且MHW中断时长与TC引起的SST冷却幅度呈正相关，每冷却1°C可延长中断约5-7天。此外，2004-2023年的季节尺度分析表明，MHW活动与TC功率耗散指数（PDI）在多数海域呈显著负相关，进一步证实TCs对MHW的季节性调制作用。
本研究采用多源数据与系统分析方法。数据方面，使用遥感系统（RSS）的微波最优插值海表温度数据（OISST）和美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的OISST数据识别MHWs；热带气旋数据来源于美国联合台风警报中心（JTWC）的最佳路径数据集；大气再分析数据采用欧洲中期天气预报中心（ECMWF）的ERA5数据集，提取表面净短波辐射（SWR）和10米风速（U10）用于分析大气条件。 MHW的定义基于Hobday等人提出的标准，即海温持续5天以上超过历史同期90百分位阈值。TC-MHW案例的筛选以“巴威”为原型，通过逐日SST序列与TC路径的时空匹配，确保所选案例具有明确的相互作用特征。为量化TC对海洋的动能输入，研究采用改进的功率耗散指数（PDI），通过TC风场结构模型计算空间分布的PDI值。此外，为表征有利于MHW发展的大气条件，研究构建了大气条件指数（ACI），基于SWR和U10的标准化异常计算得出，ACI>0表示大气条件有利于MHW形成。统计方法包括相关分析、线性回归及学生t检验，确保了结果的可靠性。所有分析均在西北太平洋特定子区域（如东海、南海等）进行，以揭示区域差异性。
研究表明，热带气旋可通过引发上层海洋显著冷却，有效抑制甚至终止海洋热浪。个案分析显示，“巴威”导致的强SST冷却使MHW持续时间缩短约65%，并抑制后续MHW长达8个月（图1-2）。统计结果进一步证实，绝大多数MHW在TC过境后消失，且MHW中断时间与SST冷却幅度显著相关。在季节尺度上，TC活动与MHW日数在多数海域呈显著负相关，表明TCs是调节MHW活动的重要自然因子。这些发现提示，TCs在缓解海洋热应激、维护生态系统健康方面可能扮演“天然调节者”的角色。然而，研究也指出，MHW的再现受大气与海洋条件的共同控制，且TC的抑制效应存在区域差异，例如南海因复杂的海洋-大气相互作用而相关性较弱。未来需进一步探究TC-MHW相互作用的物理机制及其对海洋生态系统的长期影响。节者”的角色。然而，研究也指出，MHW的再现受大气与海洋条件的共同控制，且TC的抑制效应存在区域差异，例如南海因复杂的海洋-大气相互作用而相关性较弱。未来需进一步探究TC-MHW相互作用的物理机制及其对海洋生态系统的长期影响。

来源：Science