过去一个多世纪以来，人类活动排放的CO₂等温室气体使得地球气候系统正在经历以变暖为主要特征的全球变化，并对全球环境、生态系统及多样性和人类社会产生了明显的影响，如冰川融化、极端气候灾害增加、生物多样性减少等。联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）第六次气候变化评估报告（AR6）指出，过去十年（2011-2020年）全球平均表面温度相对于工业革命前上升了1.09℃（0.95~1.20），其中海洋温度上升了0.88℃（0.68~1.01）。中国近海位于亚欧大陆东部毗邻西北太平洋，是全球海洋升温最显著的区域之一。

近年研究表明，受东亚季风减弱和北太平洋西边界流（黑潮）暖水入侵增强的影响，1958-2014年间东中国海区域（包括渤海、黄海和东海）冬季海表温度（SST）上升幅度接近2℃（0.3±0.04℃/10年），升温速率远高于全球平均水平。研究成果发表于2017年美国气象学会Top期刊《Journal of Climate》（Cai et al., 2017）。最近的研究还表明，中国近海尤其是东中国海升温速率存在显著的年代际变化特征，在全球变暖的加速期（1958-1998年），东中国海SST以更快的速率上升（~0.8℃/10年，是全球平均的5倍），而在变暖减缓期（1998-2014年）又表现出更显著的下降趋势(-0.4℃/10年)；进一步分析表明，东中国海对全球变暖加强的响应特征也是东亚季风和黑潮的年代际变化共同作用的结果。研究成果发表于2021年英国皇家气象学会期刊《International Journal of Climatology》（IF=4.1）（Tan et al., 2021）。

 图1 全球海表温度在1958-1998年（a）和1998-2014年（b）的冬季变化趋势（℃/年），黑点为信度超过95%的区域；（c）和（d）分别是东中国海和全球平均表面温度的时间序列（黑线）和10年滑动趋势（红线，℃/年），粗黑线和红线为5年滑动平均，蓝色三角为滑动趋势超过90%信度检验（Tan et al., 2021）

海温的上升还导致了中国近海极端高海温事件（海洋热浪）频发。例如，研究表明，海表极端高温在南海北部以及长江口和台湾海峡邻近海域累积频次呈较为一致的上升趋势，极易引起极端海洋热浪事件，可能对生态系统（如南海珊瑚礁）产生较大影响，极端低温累积频次则以显著降低为主。研究成果发表于《海洋学报》（齐庆华和蔡榕硕，2019），并入选第六届中国科协优秀科技论文，是该年度海洋学科唯一的入选论文。此外，2016年8月东中国海发生了破纪录的海洋热浪事件，对我国渔业和水产养殖业造成了严重的影响。其中，仅辽宁沿海95万亩海参养殖区受灾损失达68.7亿元。海洋热浪发生期间，平均海表温度超过28.7℃，高于气候平均值1.8℃，同时28.5℃和30℃等温线分别达到36°N 和32°N ，是有记录以来的最北位置，而此次海洋热浪事件的发生直接原因是西太平洋副热带高压北移，造成极端强烈的太阳短波辐射，并可能与2015年冬季的厄尔尼诺事件和2016年夏季的印度洋偶极子事件有关。研究结果发表于英国皇家气象学会期刊《Atmospheric Science Letters》（IF=2.4）（Tan and Cai, 2018），并被2019年发布的《IPCC-气候变化中的海洋和冰冻圈特别报告》引用分析。

最近的研究进一步揭示了中国南海夏季海洋热浪的发生有持续时间更长、范围更广、强度更大的变化趋势, 如2010-2019年间，极端海洋热浪的发生概率是1980年代的4倍以上。南海海洋热浪还具有明显的年际变化特征，并且与厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）关系密切（图2）。在El Niño发生次年的夏季，南海通常会发生大规模的极端海洋热浪事件（如1998、2010和2016年），并造成南海大规模珊瑚白化，如1998年；而在La Niña次年的夏季，则较少发生（如1989、1999、2000和2011年）。值得注意的是，全球变暖已使得南海的平均海水温度显著上升，增加了该海域海洋热浪的强度和频率，即便是较弱强度的El Niño事件也能导致极端海洋热浪事件的发生，如2015年。 研究成果发表于具有高影响力的我国气候领域期刊《Advances in Climate Change Research》（IF=4.13）（Tan et al., 2022）。

图2 南海夏季海洋热浪持续天数与Niño 3.4 指数（a）和平均海表温度异常（SSTA, b）的关系（Tan et al., 2022）

在温室气体持续排放的情景下，未来全球气候将持续变暖，并且中国近海也将是全球升温最显著的海区之一。基于IPCC耦合模式比较计划（CMIP5）地球系统模式对未来不同气候情景的预估结果表明，未来中国近海尤其是东中国海将会同时暴露于加强的变暖、酸化、缺氧，以及初级生产力降低（图3），这使得近海生态系统将面临较高的气候变化风险，迫切需要尽快开展气候变化减缓工作，积极应对未来风险。研究成果发表于 《Journal of Oceanology and Limnology》（Tan et al., 2020）。

上述研究得到国家重点研发计划项目“海洋岸和沿海地区全球变化综合风险研究”（2017YFA0604900）和国家自然科学基金的支持。

图3 CMIP5地球系统模式预估的2006-2099年东中国海和南海海温、盐度、溶解氧、pH和净初级生产变化趋势（Tan et al., 2020）

参考文献

Cai Rongshuo, Tan Hongjian, H. Kontoyiannis. Robust Surface Warming in Offshore China Seas and Its Relationship to the East Asian Monsoon Wind Field and Ocean Forcing on Interdecadal Time Scales. Journal of Climate, 2017,30, 8987–9005.

Tan Hongjian, Cai Rongshuo. What caused the record-breaking warming in East China Seas during August 2016? Atmospheric Science Letters, 2018; 19 (10), e853.

齐庆华，蔡榕硕. 中国近海海表温度变化的极端特性及其气候特征研究[J]. 海洋学报，2019，41(7)：36–51，doi:10.3969/j.issn.0253−4193.2019.07.004

Tan Hongjian, Cai Rongshuo, Huo Yunlong, Guo Haixia. Projections of changes in the marine environment in coastal China seas over the 21st century based on CMIP5 models. Journal of Oceanology and Limnology. 2020, 38(6): 1676-1691. 

Tan Hongjian, Cai Rongshuo, Yan Xiuhua, Li Cuihua. Amplification of Winter Sea Surface Temperature Response over East China Seas to Global Warming Acceleration and Slowdown. International Journal of Climatology. 2021,41:2082–2099.

Tan Hongjian, Cai Rongshuo, Wu Renguang. Marine Heatwaves in the South China Sea: Trend, Variability and Possible Causes. Advances in Climate Change Research. 2022, DOI: 10.1016/j.accre.2022.04.003.

   (供稿：谭红建)