本站讯 近日，中国海洋大学深海圈层与地球系统前沿科学中心/物理海洋教育部重点实验室张正光教授团队在海洋亚中尺度过程和热带气旋研究领域取得新进展，国际知名学术期刊Proceedings of the National Academy of Sciences（《美国国家科学院院刊》）以“Weak pre-storm submesoscale sea surface temperature gradients conducive to tropical cyclone intensification”（风暴前弱亚中尺度海表面温度梯度促进热带气旋增强）为题，对成果进行在线报道。研究首次揭示了风暴前亚中尺度海表面温度梯度调节热带气旋引起的海表冷却及其强度变化的新机制，打通了海洋亚中尺度过程影响热带气旋这一典型大气极端事件的逻辑链路。
海洋是热带气旋形成和增强的重要能量来源。热带气旋过境时，强风会驱动上层海洋垂向混合和冷水夹卷，将次表层冷水带到海表，形成明显的海表冷却。同时海表面降温会减少海洋向大气输送的热量，从而对热带气旋的强度形成负反馈。传统研究主要关注混合层深度、温跃层结构和上层海洋热含量等垂向热力条件对这一过程的调节作用。然而，真实海洋并非水平均匀，其中广泛分布着水平尺度约为1至数十公里的亚中尺度海表温度梯度，其对热带气旋的影响此前是未知的。
图1.海洋亚中尺度过程影响热带气旋的物理机制示意图与卫星观测实例。上图为机制示意图：对于顺锋面风（down-front wind）作用下的锋面，跨锋输运会将冷而密的海水推向暖侧，降低上层海洋稳定性，增强垂向湍流混合和冷水夹卷，从而放大海表降温；下图为卫星观测实例：左图为热带气旋过境前温度梯度分布，右图为热带气旋过境导致的降温分布。
研究团队综合利用全球高分辨率卫星遥感和漂流浮标等多源观测资料，系统分析了风暴前亚中尺度海表温度梯度与热带气旋引起的海表冷却及强度变化之间的关系。结果表明，在海表面温度梯度和顺锋面风（down-front wind）的作用下，跨锋输运会将冷而密的海水推向暖侧，降低上层海洋稳定性，增强垂向湍流混合和冷水夹卷，从而放大海表降温；较弱的海表温度梯度削弱了这一额外的锋面冷却作用，使海表能够维持较高温度，为热带气旋持续提供更多能量。
全球统计结果表明，经过海表温度梯度较弱区域的热带气旋，其后续强度平均比经过强梯度区域的热带气旋高约40%。约70%的快速增强的强热带气旋发生在弱海表温度梯度条件下；约60%的强登陆热带气旋在登陆前数日经历了低于平均水平的海表温度梯度，弱梯度条件下登陆热带气旋的平均死亡人数也比强梯度条件下高约30%。此外，自1993年以来，全球热带气旋活跃海域的风暴前海表温度梯度总体呈减弱趋势，平均每十年下降约10%。在全球变暖背景下，这一变化可能减弱热带气旋引起的海表冷却及其负反馈作用，从而为热带气旋达到更高强度创造更有利的海洋条件。上述研究表明，风暴前的亚中尺度海表温度梯度可作为预测强热带气旋和快速增强风险的潜在海洋指标。
中国海洋大学2024级物理海洋学专业博士研究生刘涵睿为论文第一作者，张正光教授与管守德教授为通讯作者。研究工作由学校联合崂山实验室、复旦大学的专家学者共同合作完成，得到国家自然科学基金、国家重点研发计划和山东省自然科学基金项目共同资助。
文章链接：https://doi.org/10.1073/pnas.2603330123
编辑：赵奚赟
责任编辑：刘莅
