北印度洋两个海域的非对称海洋热浪模式

《Regional Studies in Marine Science》：Asymmetric Marine Heat Wave Patterns in the Two Basins of the North Indian Ocean

　　

作者：Alankita Nag | Neethu Chacko | Debadatta Swain | K.K. Sandeep

摘要

海洋热浪（MHWs）的特点是海水温度异常升高且持续时间较长，近年来在全球海洋中观测到的频率越来越高。本研究调查了1982年至2024年间阿拉伯海（AS）和孟加拉湾（BoB）地区的海洋热浪活动，并重点分析了两者之间的差异。研究结果表明，这两个海域的热浪活动存在显著差异：阿拉伯海的热浪主要发生在季风前的时期，而孟加拉湾的热浪则多出现在季风后的时期。此外，近几十年来两个海域的热浪事件都明显增多。尽管两个海域的热浪强度都在增强，但阿拉伯海的热浪强度和持续时间增加更为明显，而孟加拉湾的热浪频率上升更为显著。阿拉伯海的热浪频率年增长率为0.92%，持续时间为每十年7.59天；孟加拉湾的热浪频率年增长率为1.12%，持续时间为每十年5.60天，这进一步凸显了两者之间的差异。进一步分析发现，孟加拉湾的热浪发展速度比阿拉伯海更快。本研究全面揭示了北印度洋这两个海域海洋热浪活动的对比特征，包括热浪的发生和消退规律。

引言

海洋热浪（MHWs）是指海表温度异常升高且持续时间较长的现象，这种极端热条件可能持续数天、数周甚至数月，并且可以蔓延数千公里（Hobday等人，2016年）。早期研究指出，全球变暖是导致这一现象的主要因素，它主要增加了热浪的频率、强度、持续时间和地理范围（Hobday等人，2016年；Oliver等人，2017年；IPCC，2022年）。远距离气候因素，如厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）、印度洋偶极子模式（IOD）、马登-朱利安涛动（MJO）和太平洋十年涛动（PDO），也促进了热浪的形成（Holbrook等人，2019年；Holbrook等人，2020年）。大气因素，如云量减少导致的太阳辐射增加以及风速减弱导致的潜热损失减少，也会使海表温度升高，最终引发热浪（Holbrook等人，2019年；Sen Gupta等人，2020年）。此外，异常的海洋条件，如水平暖水输送（Oliver等人，2017年）、沿海上升流减弱（Yao和Wang，2021年）以及混合层变化（Amaya等人，2021年），也会加剧热浪的发生。海洋热浪对海洋生态系统和物种具有毁灭性和长期影响，包括珊瑚礁白化、海洋物种大规模死亡、底栖生境丧失、全球物种多样性改变以及渔业衰退（McWilliams等人，2005年；Garrabou等人，2009年；Mills等人，2013年；Fr?licher和Laufk?tter，2018年）。

全球已记录多起严重的海洋热浪事件及其成因和影响（Holbrook等人，2020年）。其中，2003年的地中海热浪（Sparnocchia等人，2006年；Olita等人，2007年）、2010年的孟加拉湾热浪（Krishnan等人，2011年）、2011年的西澳大利亚热浪（Ningaloo Ni?o）（Feng等人，2013年；Wernberg等人，2013年；Benthuysen等人，2014年）、2013-2015年的东北太平洋热浪（Bond等人，2015年；Di Lorenzo和Mantua，2016年）以及2015/2016年的塔斯曼海热浪（Oliver等人，2017年；Behrens等人，2019年；Li等人，2020年）被认为是破坏性最强的。北印度洋（NIO）包括阿拉伯海（AS）和孟加拉湾（BoB），其变暖速度超过其他任何热带海域（Gnanaseelan等人，2017年）。近期多项研究报道了这两个海域的热浪事件（Chatterjee等人，2022年；Chakraborty等人，2023年；Kumar等人，2023年；Lin等人，2023年；Gupta等人，2024年；Saranya等人，2022年）。

Swetha等人（2025年）的研究表明，厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）、印度洋偶极子模式（IOD）和太平洋-日本（PJ）等大尺度气候模式对印度洋的热浪有显著影响。Chatterjee等人（2022年）指出了影响阿拉伯海热浪的气候因素和局部驱动因素（如表面热通量、浅层混合层、季风前气旋）。在孟加拉湾，热浪的增加与厄尔尼诺现象和正IOD年份有关（Kumar等人，2023年；Gupta等人，2024年）。Das和Mohanty（2025年）的最新研究表明，净热通量和垂直输送在热带印度洋热浪事件中起主导作用。还有许多研究探讨了热浪对北印度洋的影响，例如Saranya等人（2022年）研究了热浪对季风的影响。热浪还会降低印度洋的叶绿素含量、溶解氧、营养物质和净初级生产力（Chakraborty等人，2023年；Krishnapriya等人，2023年）。Roxy等人（2016年）指出，由于快速升温，印度洋地区的浮游植物数量减少了约20%。因此，这个原本是全球初级生产力最丰富的海域之一，可能会逐渐变成生态沙漠（Roxy等人，2016年）。

早期关于印度洋热浪的研究主要集中在次区域尺度或分别针对阿拉伯海和孟加拉湾的研究。虽然这些研究提高了我们对热浪现象的整体认识，但它们仅提供了北印度洋热浪活动的片段性描述。阿拉伯海和孟加拉湾这两个内陆海域的水文环境和气候影响存在显著差异，但这些差异如何影响热浪的发生、持续时间、强度和空间范围仍需进一步探索。因此，进行比较分析的目的是为了建立一个连贯的盆地尺度视角，以阐明这两个海域热浪行为的差异，进而理解特定盆地过程、远距离驱动因素以及相关生态和动力学相互作用的作用。当前的分析通过评估热浪的时空分布和特征，研究了这两个海域热浪的对比特点。

章节摘录

研究区域

北印度洋（NIO）被认为是海洋学上最复杂且了解最少的海域。该地区每年12月至2月受来自东北方向的季风影响，6月至9月受来自西南方向的季风影响，分别称为冬季和夏季季风。季风之间的时期风速较弱且变化较大，5月夏季升温明显，10月升温较为温和。印度半岛将NIO分为阿拉伯海（AS）和孟加拉湾（BoB）两个海域。

热浪的季节性差异

阿拉伯海和孟加拉湾的热浪事件具有明显的季节性变化，因此需要对其进行研究。为了分析这两个海域的热浪季节性变化，我们将1982年至2024年的热浪事件分为四个季节：季风前（3月至5月：MAM）、夏季季风（6月至9月：JJAS）、季风后（10月至11月：ON）和冬季季风（12月至2月：DJF）。由于这些季节的长度不同（例如，夏季持续四个月），

结论

本研究全面比较了1982年至2024年间阿拉伯海和孟加拉湾的热浪特征。季节性差异表明，阿拉伯海的热浪主要发生在季风前时期，这与较弱的风速和浅层混合层有关；而孟加拉湾的热浪则多发生在季风后时期，这与淡水分层和较弱的风速条件相关。

资金来源

本研究未获得公共部门、商业部门或非营利组织的任何特定资助。

未引用参考文献

(Collins等人，2022年；Joseph等人，2026年)

CRediT作者贡献声明

Alankita Nag：撰写——初稿、可视化、软件开发、方法论、数据分析、概念构建。K. K. Sandeep：撰写——审稿与编辑、指导。Debadatta Swain：撰写——审稿与编辑、指导、资源提供、概念构建。Neethu Chacko：撰写——审稿与编辑、指导、资源提供、方法论、概念构建。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

作者感谢IIT Bhubaneswar和RRSC-East（加尔各答）提供的基础设施支持；感谢Eric C. J. Oliver教授提供的用于检测热浪的Python软件（http://github.com/ecjoliver/marineHeatWaves），以及NOAA提供的数据集。图表使用Python软件生成。匿名审稿人的建设性评论和建议对提升手稿质量起到了重要作用，特此致谢。

利益冲突

作者声明没有