赤道和南大西洋极端复合事件：海洋热浪、高酸度和低叶绿素的协同威胁及其生态影响

为解决海洋极端事件对生态系统的复合影响问题，Regina R. Rodrigues团队通过分析观测数据和再分析产品，揭示了赤道和南大西洋区域海洋热浪(MHW)、高酸度(OAX)和低叶绿素(LChlX)三重复合事件的时空演变规律。研究发现，这些事件在过去二十年频率和强度显著增加，其驱动机制包括锋面极移、印度洋暖水入侵等区域性过程，且与厄尔尼诺事件密切相关。该成果为预测海洋复合极端事件提供了物理机制基础，对制定海洋生态保护政策具有重要指导意义。

　　

海洋生态系统正面临前所未有的多重压力。随着全球变暖加剧，海洋热浪(Marine Heatwaves, MHWs)的频率和强度持续攀升，而这类事件与海洋酸化(Ocean Acidity eXtremes, OAX)和低叶绿素(Low Chlorophyll eXtremes, LChlX)的复合出现，可能对海洋生物产生协同放大的破坏效应。尤其在赤道和南大西洋——这个年捕捞量达800万吨的重要渔业区，这些复合极端事件的影响机制却鲜有研究。更棘手的是，现有研究多聚焦单一极端事件，对多变量复合事件的驱动因素和生态后果认知严重不足。

巴西联邦大学等机构的研究团队在《Nature Communications》发表的最新研究，首次系统揭示了该区域三重复合极端事件的演变规律与物理机制。通过整合1982-2020年的海表温度(SST)数据、1998-2018年的叶绿素浓度([Chl])数据以及氢离子浓度([H⁺])观测数据，研究人员采用固定基线法定义极端事件，创新性地构建了复合事件量化指标。研究特别关注了六个生物生产关键区：西赤道大西洋、西副热带南大西洋、巴西-马尔维纳斯锋面区、东赤道大西洋、安哥拉锋面和厄加勒斯泄漏区。

技术方法方面，研究团队运用了多源数据融合分析技术，包括NOAA OISST海温数据、NASA海洋生物地球化学模型(NOBM)的叶绿素数据，以及基于EN4.2.2温盐分析和MPI-SOMFNN fCO₂数据重构的[H⁺]场。通过计算似然乘数因子(Likelihood Multiplication Factor, LMF)量化极端事件间的依赖性，并采用AMEDA涡旋识别算法分析中尺度过程的影响。大气-海洋相互作用机制则通过ECMWF ERA5再分析数据和ORAS5海洋再分析数据进行验证。

MHWs在南海大西洋的时空演变呈现显著区域差异。研究发现，尽管整个南海大西洋夏季(DJF)海温呈普遍升高趋势(>0.4°C/十年)，但MHW累积强度增幅最大区域(>10°C-day/十年)集中在西部海域。时间序列分析显示，2000年后所有研究区域MHW强度与范围均显著增加，如西赤道大西洋在2010和2020年事件中分别达到25°C-day和75%覆盖率。值得注意的是，MHW持续时间在西部海域持续延长(达6天/十年)，而在东部如安哥拉锋面区反而缩短，暗示驱动机制的差异。

复合事件分析揭示了惊人的增长趋势。1999-2018年间，三重复合事件(MHW-OAX-LChlX)在全海域发生率显著上升，其中2009-2018年事件频率较前十年增长数十倍。以巴西-马尔维纳斯锋面区为例，三重事件从零增至39个月/十年，2018年覆盖面积近60%。LMF分析表明，MHW与OAX在赤道和副热带区域呈强正依赖(LMF>1)，反映温度升高直接通过碳酸盐化学平衡增加[H⁺]；而MHW与LChlX在副热带南大西洋的正依赖则体现层结增强对营养盐输送的抑制。

区域驱动机制解析发现六类主导过程：1)西赤道大西洋通过风-蒸发-海温(WES)反馈机制，东南信风减弱导致蒸发冷却减少和混合层变浅；2)西副热带南大西洋受持续高压系统控制，短波辐射增加引发层结增强；3)东赤道大西洋因上升流减弱(比约克尼斯反馈)导致冷水和营养盐上涌减少；4)巴西-马尔维纳斯锋面因巴西暖流极向入侵(锋面平均南移1.5°)输送贫营养高酸度水体；5)安哥拉锋面因沿岸风减弱导致上升流衰退和锋面南移(2016年达最南记录)；6)厄加勒斯泄漏区则通过反气旋涡旋(2016年数量增加35%)捕获暖贫营养水体。这些机制共同解释了复合事件的空间异质性。

厄尔尼诺(ENSO)的远程调控作用尤为突出。2015/16强厄尔尼诺事件期间，27%的三重复合事件累积强度和28%的覆盖面积集中爆发。热带太平洋通过大气开尔文波削弱东南信风，触发赤道大西洋的WES和比约克尼斯反馈；同时罗斯比波列导致南大西洋副热带高压极移，影响西部高压系统和东部厄加勒斯泄漏。这解释了为何2016年所有研究区域均出现破纪录复合事件，其中厄加勒斯泄漏区三重事件覆盖面积达52%(年均值<3%)。

该研究的结论部分强调，气候变暖背景下海洋极端事件的复合出现已成为新常态。不同于单一事件的影响，MHW-OAX-LChlX三重胁迫会同时损害生物的热耐受性、钙化能力和初级生产力，可能造成生态恢复"时间窗"的丧失。研究建立的区域驱动机制框架，特别是与ENSO的关联性，为发展早期预警系统提供了科学基础。作者建议将厄尔尼诺预测信息纳入海洋生态系统管理，这对实现联合国可持续发展目标中"水下生物"保护具有重要实践意义。

值得注意的是，采用固定基线(非移动基线)的分析方法，更真实反映了生物实际经历的环境突变。尽管[H⁺]趋势去除后部分区域复合事件强度减弱，但空间格局保持稳健，证实了结论的可靠性。未来研究需结合物种耐受实验和更高分辨率的生物地球化学模型，以精确量化复合事件对关键渔业资源的影响阈值。