热浪——就像去年六月席卷太平洋西北部的那场——也发生在水下。海洋科学前沿的一项新研究 描绘了最大河口内海洋热浪近期和预计趋势的令人担忧的图景，这对切萨皮克湾和其他受到类似影响的浅水生态系统的海洋生物和沿海经济产生了可怕的影响。

该研究的作者，博士。威廉和玛丽弗吉尼亚海洋科学研究所的 Piero Mazzini 和 Cassia Pianca 指出，他们看到“切萨皮克湾内 海洋热浪的频率和年累积强度显着上升趋势”。

两人的分析基于海湾 200 英里长的 6 个地点的水温长期测量值，记录长度在 26 到 35 年之间变化。与其他研究人员一样，他们将海洋热浪定义为连续 5 天或更长时间，水温高于过去几年同一日期和同一地点测量的温度的 90%。他们从频率、强度、持续时间和累积温度应力方面分析了海湾热浪的记录。

基于这些标准，Mazzini 和 Pianca 确定切萨皮克湾在 1986 年至 2020 年间平均每年经历两次为期 11 天的海洋热浪，平均强度为 5.4°F (3°C)，最大峰值为 14.4 °F (8 °C) 高于气候标准。这转化为 130 °F (72 °C) 天的平均年累积强度，这是衡量海洋系统热应力的一种方法，类似于用于确定保持室内空间舒适所需的能量的“冷却度天数”。

研究人员最令人不安的发现是，海洋热浪的最大频率发生在过去 10 年中，达到每年 6-8 次，而 2010 年之前每年只有 4-5 次。这相当于每年增加 1.4 次热浪每十年，年累积强度相应增加。研究人员还发现，在 2010 年之前，没有海洋热浪的年份在海湾水域相当普遍，但自 2014 年以来，在海湾范围内只发生过一次。

“如果这些趋势持续下去，”马志尼说，“海湾将在未来 50 年内每月经历一次热浪，到本世纪末将达到半永久性热浪状态，极端气温持续半年多。”

作者警告说，这将对海湾生态系统造成破坏性影响，加剧营养污染的影响，增加低氧“死区”的严重程度，刺激藻类大量繁殖，给底层栖息群落带来压力或杀死它们，导致物种组成发生变化，并导致条纹鲈鱼等重要商业渔业物种的减少。鉴于全球持续变暖，全球其他浅水沿海系统也可能出现类似的趋势和影响。

尽管之前已经对河口(包括切萨皮克湾)的整体变暖趋势进行了多项研究，但 Mazzini 和 Pianca 的研究是此类浅海沿海生态系统中海洋热浪的首次研究。他们的发现不仅增强了我们对这些事件的基本理解，而且可以用来更好地预测未来的事件并指导管理决策。

Pianca 说，“未来的管理决策不仅应该关注长期温度变化的影响，还应该考虑这些短期的、​​急性的事件，这些事件可能在它们结束后很长时间内产生严重影响。”

1986-2020 年间切萨皮克湾每年的累积热浪强度，在选定的温度监测站中平均。虚线表示增加趋势。图片来源：弗吉尼亚海洋科学研究所。

海湾热浪的原因

除了研究海湾热浪的特征以及它们如何随时间变化外，马志尼和皮安卡还着手通过分析三种潜在且相互作用的触发因素来研究这些极端事件的原因：大气加热、温暖河水的输入，以及温和的海水入侵。

研究人员通过比较海湾内外海洋热浪的时间来解决这个难题，假设开始和结束日期相似的热浪事件可能具有相同的原因。对于海湾以外的水温，他们分析了来自两个海洋观测浮标的数据，一个位于海湾口的海面——在当前被称为海湾羽流的系统内——另一个位于架的更北端。

他们的研究结果表明，沿着海湾的整个长度和附近的沿海水域，海洋热浪往往几乎同时发生。他们还发现，在其他研究中观察到的海洋热浪频率增加与海湾和沿海水域的长期变暖之间存在明显的相关性。他们没有发现热浪从海湾开始传播到海洋，或者从海洋开始传播到海湾的模式。

马志尼说，这些发现“证明了这些不同环境之间的密切联系”，并指出“连贯的大规模强迫”是海湾地区海洋热浪的主要驱动力。Mazzini 借鉴最近的另一项 VIMS 研究，即海湾长期变暖的一项研究，他说：“在海湾和羽状海洋区域推动大部分连贯的海洋热浪的最有可能的候选者是热量从大气转移到水表面。”

更好地了解湾热浪的原因将改善对未来状况的预测，并帮助管理人员更好地评估水质目标，特别是因为它们与限制低氧“死区”的努力有关低音，并彻底杀死附着或移动缓慢的无脊椎动物。

“正如我们研究中所建议的那样，未来海洋热浪的增加可能会通过进一步分层水柱、增加海洋生物所需的氧气和降低氧气溶解度来加剧海湾的缺氧。” 马志尼警告说，这些变化“可能会将切萨皮克湾的生态系统推向一个危险的临界点。”

今年早些时候，切萨皮克湾执行委员会签署了一项新的集体行动指令，以在伙伴关系工作的各个方面应对气候变化的威胁，从而强调了对变暖对海湾健康和恢复目标的影响的担忧。