2013-2016年被称为"Blob"的海洋热浪使整个东北太平洋的大片表层水变暖，扰乱了西海岸的海洋生态系统，抑制了鲑鱼的繁殖，并损害了商业渔业。它还引发了一波关于海洋表层水极端变暖的研究。但是，正如美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的新研究显示，海洋热浪也发生在水下深处。

在3月13日发表在《自然通讯》杂志上的一篇论文中，由NOAA研究人员领导的一个团队利用观察和计算机模型的结合，对北美周围富饶的大陆架水域的底层海洋热浪进行了首次广泛的评估。

海洋热浪对全球海洋生态系统有重大影响，破坏了从浮游生物到鲸的生产力和分布。有大量的工作来研究、跟踪和预测这些事件的时间、强度、持续时间和物理驱动因素。

"研究人员在海面上调查海洋热浪已经超过十年了，"主要作者狄龙-阿马亚说，他是国家海洋局物理科学实验室的研究科学家。"这是我们第一次能够真正深入研究并评估这些极端事件是如何沿着浅海地面展开的。"

海洋热浪极大地影响了全球海洋生态系统的健康，破坏了小至浮游生物、大至鲸鱼的生产力和分布。因此，已经有相当多的努力来研究、跟踪和预测这些事件的时间、强度、持续时间和物理驱动因素。

大多数研究都集中在海洋表面的极端温度上，在这方面，有许多由卫星、船舶和浮标拍摄的高质量的观测数据。海面温度也可以作为敏感的海洋生态系统的许多物理和生物化学海洋特征的指标，使分析更加直接。

全球变暖产生的多余热量约有90%被海洋吸收，在过去的一个世纪里，海洋变暖了约1.5℃。在过去的十年里，海洋热浪的频率增加了约50%。

像这只在加州洪堡湾码头捕获的灵鱼，是太平洋底层鱼群的一员，容易受到海底热浪的影响。

近年来，科学家们加大了努力，利用有限的数据调查整个水体的海洋热浪。但是以前的研究并没有针对大陆架沿线海底的极端温度，而大陆架为龙虾、扇贝、螃蟹、比目鱼、鳕鱼和其他底层鱼类等重要商业物种提供了关键的栖息地。

由于底层水温数据集相对稀少，科学家们使用了一种被称为"再分析"的数据产品来进行评估，它从现有的观测数据开始，采用计算机模型模拟洋流和大气的影响来"填补空白"。使用类似的技术，NOAA的科学家们已经能够将全球天气重建到19世纪初。

这些插图显示了1993年至2019年期间在NOAA科学家团队研究的每个大型海洋生态系统中发生的海底热浪（热异常）的平均强度。

虽然海洋再分析已经存在了很长时间，但它们只是在最近才变得足够熟练，并具有足够高的分辨率来检查海洋特征，包括海岸附近的底部温度。

来自NOAA、环境科学合作研究所（CIRES）和国家大气研究中心（NCAR）的研究小组发现，在北美周围的大陆架上，底部海洋热浪往往比它们的表面对应物持续更长的时间，并可能比上覆的表面水域具有更大的变暖信号。底层和表层海洋热浪可能在同一地点同时发生，特别是在表层和底层水混合的较浅区域。

狮子鱼已经成为北大西洋西部地区入侵物种问题的一个典型代表。它们的种群继续扩大，威胁着珊瑚礁和其他海洋生态系统的福祉。这包括依赖它们的重要经济鱼类。

但是底层海洋热浪也可以在表面几乎没有变暖证据的情况下发生，这对商业上重要的渔业管理有重要影响。"这意味着它可以在管理者没有意识到的情况下发生，直到影响开始显现，"Amaya说。

根据2021年的一项研究，2015年，美国西海岸的有害藻类水华和海带森林栖息地的丧失--两者都是由热浪引起的，这导致贝类渔业的消亡，使经济损失超过1.85亿美元。三州邓杰斯蟹的商业捕捞记录了9750万美元的损失，影响了部落和非部落的渔业。华盛顿州和加利福尼亚州的沿海社区由于蛏子和鲍鱼渔业的关闭，总共损失了8400万美元的旅游消费。

2021年，NOAA渔业局公布的一项底层鱼调查显示，阿拉斯加湾的鳕鱼在环境转变期间急剧下降，在2015年至2017年间经历了71%的丰度下降。另一方面，俄勒冈州立大学和NOAA渔业部的研究人员在2019年的一篇论文中发现，北加州海流系统中的年轻底层鱼和其他海洋生物在前所未有的海洋条件下蓬勃发展。

异常温暖的底层水温也与入侵的狮子鱼在美国东南部一带的扩张、珊瑚漂白和随后珊瑚鱼的减少、年轻大西洋鳕鱼存活率的变化以及新英格兰南部近岸龙虾种群的消失有关。

作者说，保持现有的大陆架监测系统和开发新的实时监测能力以提醒海洋资源管理者注意底部变暖的情况将是很重要的。

"我们知道，为了积极主动地管理沿海海洋，需要早期识别海洋热浪，"共同作者Michael Jacox说，他是一名研究海洋学家，在NOAA的西南渔业科学中心和物理科学实验室之间分工合作。"现在很明显，我们需要更密切地关注海底，一些最有价值的物种生活在那里，可能会经历与表面完全不同的热浪。"