近日，自然资源部第二海洋研究所卫星海洋环境监测预警全国重点实验室杭州全球海洋Argo系统野外科学观测研究站（简称“Argo野外站”）团队在国际知名期刊《Nature Communications》上发表了题为Importance of ocean dynamics in the onset and persistence of the 2013-15 and 2019-20 northeast Pacific marine heatwaves的研究成果。我所Argo野外站龙钰副研究员为第一作者，刘增宏正高级工程师为共同通讯作者，合作者包括日本爱媛大学郭新宇教授、澳大利亚塔斯马尼亚大学Neil Holbrook教授、河海大学闫运伟教授以及我所朱小华研究员。该研究首次系统揭示了副热带-亚北极环流边界的南北移动是导致2013–2015年和2019–2020年东北太平洋两次大规模海洋热浪（俗称“Blob”）发生与持续的关键机制。这一发现挑战了“海表热通量主导东北太平洋海洋热浪形成”的学界主流观点。
2013–2015年与2019–2020年，东北太平洋相继发生了两次持续时间长、影响范围广的海洋热浪事件，被称为“Blob 1.0”与“Blob 2.0”，它们对海洋生态系统、渔业资源及区域气候造成了深远影响。以往研究多将成因归咎于海表热通量的减弱，但热浪的多年持续性与季节性起源差异仍未得到合理解释。
本研究发现：
1. 环流边界北移是这两次热浪形成的直接推手
年际尺度下，副热带环流和副极地环流边界的南北移动与对应海区海表温度异常（SSTA）变化高度同步。当环流边界向北移动时，温暖的副热带水体入侵原本寒冷的副极地海域，导致SSTA显著升高。基于年际变化为SSTA变化主要成分，研究团队确定了解释“Blob”现象的本质是揭示SSTA年际尺度的局地海气相互作用机制。
图1. 环流边界与SSTA的时空变化（a）年平均海表温度与海平面高度分布；（b）环流边界纬度异常的时间-经度演变；（c）环流边界纬度异常与区域平均SSTA的对比显示高度一致性。
2. 海洋平流作用被低估，传统混合层热收支结果需重新审视
通过对经典混合层热收支方程各项数学表达和物理解释的再分析，团队发现方程中将垂直与侧向过程合并为“卷夹项”，可能掩盖了海洋平流的关键作用。为此，团队使用箱式热收支模型进行辅助分析，确定了侧向热平流是热浪形成阶段的主导因素，而海表热通量则解释了热浪现象消失过程中SSTA的降低。
进一步机制分析显示，风应力旋度异常是环流边界南北向移动的主要物理驱动因素，背后的理论框架则是经典大洋环流理论中的Sverdrup关系。这种风场变化与热带/北半球遥相关（TNH） 密切相关，TNH正相位持续时，有利于“Blob”事件长期维持。
3. 提出了"Blob"海区年际尺度海气相互作用理论框架
“Blob”海区SSTA倾向的年际变化源于海洋热平流与海表热通量之间的相互作用。在海表温度倾向正异常阶段（SSTA谷值→0→SSTA峰值），东南风异常将温暖潮湿的空气输送至东北太平洋区域。这种“暖风过冷海面”的条件抑制了海洋的热量损失，而负的风应力旋度异常使得副热带暖水向北入侵，两者共同通过平流作用和潜热通量的减少促使海表温度异常升高。当SSTA值超过零时，海气相互作用转变为“暖风过暖海面”模式，在此模式下，海洋热平流成为SSTA增加的主要贡献者，而潜热通量稳定在零异常的状态。
反之，在海表温度倾向负异常阶段（SSTA峰值→0→SSTA谷值），西北风异常驱动冷空气南下，对应着“冷风过暖海面”的情形，增强了湍流热损失；同时，正风应力旋度异常导致暖水向南平流离开“Blob”海域。值得注意的是，向东流动的北太平洋洋流持续驱动暖水流入，使得热收支中的海洋热平流项始终保持为正值。当环流边界偏移过其平均位置后，“冷风过冷海面”的条件使得潜热通量恢复正值，同时环流向南的位移加剧了平流冷却作用。
图2. SSTA演变与海气相互作用示意图（a）SSTA上升阶段：东南风+暖平流+边界北移；（b）SSTA下降阶段：西北风+冷平流+边界南移；（c）四个典型阶段的空气-海洋相互作用示意图。
本研究首次提出"环流锋面型海洋热浪"的新概念，确定了“环流边界北移-暖水平流”是“Blob”热浪形成的主要机制，挑战了传统上以局地海气热通量为主导的旧范式，揭示了环流边界的北移趋势（+1.33°纬度/十年）对东北太平洋快速升温起到主要贡献。该成果更新了对东北太平洋海洋热浪物理机制的理论认知，也为未来海洋热浪的实时监测、精准预测与生态影响评估提供了全新的科学框架。
论文引用：Long, Y., Guo, X., Holbrook, N.J. et al. Importance of ocean dynamics in the onset and persistence of the 2013-15 and 2019-20 northeast Pacific marine heatwaves. Nat Commun 16, 9935 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-64873-2
