近日，中国科学院海洋研究所胶州湾站科研人员在胶州湾热浪的长期趋势及对生态系统的影响研究方面取得重要进展。本研究基于历史长期实测数据，揭示了长时间尺度下胶州湾热浪的历史分布模式和发展趋势，率先从生态系统层面探究了浮游生物对热浪的响应趋势，发现了热浪对浮游生物影响的季节异质性，为揭示热浪对近海浮游生态系统的影响机制提供实测数据支撑。相关研究成果在Marine Pollution Bulletin发表。
热浪是指温度至少连续五天超出气候平均态90百分位阈值的极端高温事件。它是一种广泛存在的极端气候事件，随着全球变暖它的出现越来越普遍。世界气象组织报告指出，气温和海温都在不断打破历史记录。热浪已被证明对环境和生态系统有多重不可逆转的不利影响，海洋热浪会影响海洋生态系统，增加气候变化对海洋生态系统的压力。国际上的研究热点主要集中在热浪及其特征的时空演变机制和热浪对海洋生物的影响，研究区域主要集中在开阔海域，且主要通过遥感数据和模型模拟的手段进行研究。历史实测数据的不足也限制了热浪对生态系统影响的研究。
本研究利用1954-2022年胶州湾的气温数据，检测到156次热浪及其特征，对胶州湾热浪的长期趋势进行了分析。结果表明，每十年的增量为热浪次数（HWN）增加0.62次，参与热浪的总天数（HWF）增加6.65天，热浪持续时间（HWD）增加0.66天。热浪强度则呈现出周期逐渐缩短的规律波动，这与热浪的频率增加有直接关系。热浪事件的发生也有明显的季节变化，在夏季发生最频繁。研究团队重点基于2003-2022年胶州湾12个站位实测获取的浮游生物数据，比较了热浪和非热浪期间浮游生物丰度和代表性功能群的变化。结果表明，热浪期间，浮游动物丰度显著增高（p < 0.001）。这种显著性主要归因于热浪期间桡足类（p < 0.001）和胶质类浮游动物（p < 0.01）的丰度较高。然而，浮游生物对热浪的响应具有季节异质性。表层Chl-a浓度在秋季显著升高，在夏季和冬季显著降低。硅藻丰度夏季显著增高，春、冬季显著降低。甲藻丰度夏季显著增高，秋、冬季显著降低。
本研究以胶州湾的历史实测数据为基础，揭示了典型的海湾生态系统对热浪的响应。此外，目前的研究现状表明，热浪的驱动机制、发生的区域和当地的环境因子都会造成生态系统对热浪的响应不尽相同，其中涉及的机制较为复杂，仍需大量的基础研究支撑。因此，本研究倡议开展更多基于不同区域的实测数据探究生态系统对热浪的响应，以进一步完善对近海沿岸生态系统对热浪响应机制的认识。
相关论文第一作者为中国科学院海洋研究所博士研究生王婧，通讯作者为研究员孙晓霞。该研究得到了国家自然科学基金、中国科学院国际科学伙伴计划等项目联合资助。
论文信息：
Wang,J.,Sun,X.,Zhao,Y.,Zheng,S.,Zhu,M.,2024. Long-term trends of heat waves and ecosystem responses in Jiaozhou Bay,the Yellow Sea. Marine Pollution Bulletin. 209,117304. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2024.117304
