近日，由中國海洋大學“築峰人才工程”第一、第三層次教授，深海圈層與地球係統前沿科學中心張紹晴、高陽帶領的科研團隊利用國產眾核“神威”超算上創建的上千年高分辨率地球係統模式積分數據，取得關於海洋熱浪研究的創新性成果。該成果被國際氣候研究領域頂級學術期刊Nature Climate Change（《自然•氣候變化》）進行線上報道“Threat by marine heatwaves to adaptive large marine ecosystems in an eddy-resolving model”（《基於渦解析模式海洋熱浪對適應性大型海洋生態係統的威脅》）。

　　海洋熱浪(Marine Heatwaves)是海表溫度異常高的極端事件，嚴重影響海洋生態係統，會導致珊瑚白化、漁業減產和有害藻化等，造成生態和社會經濟損失。大型海洋生態係統麵積覆蓋全球海洋約22%，但占全球漁業漁獲量的95%。然而，由於這些生態係統多位於傳統低分辨率氣候模式模擬存在偏差的沿海地區，目前學界對於氣候變化如何影響這些生態係統上的海洋熱浪仍知之甚少。

　　該研究首次使用25公裏大氣和10公裏海洋的高分辨率地球係統模式模擬預估未來氣候變化情景，並采用新的“未來閾值”（即高於未來海溫長期平均變化的異常變暖）來分析未來氣候變化情景下大型海洋生態係統區域海洋熱浪的變化。結果表明，高分辨模式顯著提高了對海洋熱浪的模擬能力。

　　驅動海洋熱浪的物理進程。高分辨所能模擬的物理過程和所影響的生物示意圖，其中紅色、紫色和棕色圓圈表示局部過程、區域過程和遙相關過程，箭頭表示這些過程和海洋環境之間的相互作用。紅色部分為低分辨模式無法解析的過程。

　　生物可能會在一定程度上適應氣候變化，但適應速率在物種之間有很大的差異，使用“未來閾值”是假設生物能夠適應全球平均變暖。本研究發現使用“未來閾值”下大多數大型生態係統遭遇未來海洋熱浪的強度和年天數都在增加。這意味著即使假設生態係統內的生物能夠基本適應長期平均變暖的影響，它們仍將麵臨全球變暖的嚴重威脅。

　　未來與曆史時期海洋熱浪日數和強度的比較。1975-2004年和2071-2100年期間，基於閾值定義的各主要生態係統LME年平均日數(a、c)和強度(b、d)。a,b為“包含平均變暖閾值”；c,d為“未來閾值”。小正方形和大圓圈分別代表小捕魚量和大捕魚量的海洋生態區，顏色表示每個LME的編號，虛線為1:1線。

　　鑒於海洋熱浪帶來的巨大經濟社會危害，預測氣候變化背景下其變化有廣泛而深遠的意義。研究結果顯示沿海生態係統將麵臨海洋熱浪持續性威脅，這一結果具有深遠的生態、經濟和社會影響，並為受影響地區的管理決策者製定應對措施和戰略規劃提供了科學依據。

　　該成果由深海前沿中心、海洋環境與生態教育部重點實驗室在讀碩士研究生郭修文為第一作者，高陽教授和張紹晴教授為共同通訊作者，深海前沿中心/物理海洋教育部重點實驗室吳立新院士、海洋環境與生態教育部重點實驗室高會旺教授等為合著者的科研團隊共同完成。

　　高分辨率地球係統模式的發展提高了對海洋熱浪和渦旋的模擬能力，為氣候變化和中小尺度極端事件的機理揭示和過程再現提供了有力工具。此項成果是中國海洋大學在海洋熱浪等極端事件與氣候變化研究領域取得的重要進展，彰顯出學校在此研究領域的重要國際地位。本研究得到了國家重點研發計劃、自然科學基金等項目的資助，分析和計算依托青島海洋科學與技術試點國家實驗室高性能科學計算與係統仿真平台完成。