海洋热浪是指发生在海洋中的极端高温事件，定义为海表温度至少连续五天超出气候平均态90百分位阈值。目前学术界普遍采用的海洋热浪阈值主要有2种类型：一种是固定的温度阈值，称为绝对阈值，如，可以参考环境要素的影响程度给出特定值；而另一种对于具有显著空间差异的环境要素而言，则主要基于概率统计分析计算得到判定阈值，称为相对阈值：就极端事件的概率性而言，它们的数据结构可以用某种最优的概率分布模式（或模型）加以描述。在其概率分布的两端尾部大约 10%（或 5%）的小概率事件及其分位数，是环境要素在某一气候基准期变量分布的极值端点，反映了极端气候的统计特征状况。统计学分析表明，样本的经验分布函数（Empirical Distribution Function，EDF）可以作为总体概率分布的一个良好的近似。鉴于其方法简便，且不易受到要素本身和资料的影响，可以基于无参数估计的经验分布函数，拟合海洋环境要素的概率分布，并通过插值获取百分位数，以此确定相对阈值。[1-2]高强度的海洋热浪事件主要发生在边界流区（如太平洋的黑潮、大西洋的湾流等）和赤道中东太平洋海域，海洋热浪的强度高于2.5 ℃。其他海域海洋热浪事件的强度相对较低，海洋热浪强度为1.0-2.5 ℃。赤道东太平洋海域的海洋热浪事件持续时间最长，可达 20天以上，东北太平洋海域次之，持续时间为15-20天；其他海域海洋热浪持续时间较短，多为5-15天。全球海域海洋热浪事件的发生频率为每年 1-3 次，赤道中东太平洋海域是海洋热浪事件发生的低频地区，多发生单次、长时间、较高强度的海洋热浪事件。在低纬度赤道地区，ENSO（El Nino and Southern Ossilation） 循环和 IOD （Indian Ocean Dipole） 相关的海洋—大气动力过程是太平洋和印度洋表层海洋热浪发生的主要驱动因子。中高纬度海域海洋热浪主要受海洋暖平流、中尺度涡旋运动和海气相互作用驱动，还与风速异常降低、冬季海洋表面冷却、急流位置的变化、冷水流减弱以及 Ekman 抽吸的变化相关。印度洋的海洋热浪事件主要受 IOD控制，但同时受ENSO调控。太平洋海域比其他各大洋更加广阔，海洋热浪的形成机制也比较复杂，其中大气强迫相关的海表热通量和风场强迫是主要因素，在某些海域海洋动力过程也非常重要。大西洋的海洋热浪事件与海洋上空的阻塞高压形势及其产生的海气相互作用有关。[3]
针对海洋热浪这一极端气候事件，国内外研究者从不同角度开展各类研究。由于气候变化，海洋热浪的频率和持续时间随着海洋变暖而增加。特别是，自1990年代后期以来，东北太平洋经历了强烈而广泛的海洋热浪。北极变暖在北方夏季东北太平洋海洋热浪天数的增加中起着重要作用。未来几十年随着持续的北极变暖和进一步的海冰损失将进一步增加东北太平洋的MHW天数。[4] 人为气候变化已经在强度，持续时间和累积强度方面对单个MHW发生的可能性产生了重大影响。在全球变暖1.5°C的条件下，所有MHW的回归期减少到3至数百年，全球在升温3°C海域中，东北太平洋，西南大西洋和印度 - 澳大利亚盆地的MHW基本上处于连续的极端热浪状态。[5]Li等基于CMIP43模型的归因分析研究发现，人类活动的影响使得西北太平洋海洋热浪发生的可能性增加了约5倍。[6]Rogers等尝试量化了北半球中高纬度地区温暖季节（5月至9月）并发热浪的历史(1979-2019年)趋势。发现并发热浪的平均空间范围显著增加了约46%，最大强度增加了约17%，频率增加了约6倍。[7]Nummelin等人在温室变暖条件下，气候模式模拟了大西洋经向翻转环流的减弱和中纬度地区相关的海洋热输送，但向北冰洋的海洋热输送增加。这些相反的趋势导致报告的海洋对北极扩大的贡献可能出现差异。本研究利用耦合模式相互比较项目中进行的一组21世纪模拟，阐明了在强烈温室变暖下海洋热传输如何影响北极气候。结果表明，未来亚极地海洋热损失的减少增强了海洋向北冰洋的热输送，推动了北冰洋热含量的增加，并促进了北极放大的模式间扩散。研究结果提醒人们不要将中纬度地区的强迫海洋信号外推到北极。[8]Scannell等人研究了1950 - 2014年北大西洋和北太平洋海温正异常的强度、持续时间和频率。发现小面积异常比大面积异常发生的频率更高，并且这种关系可以用幂律分布来刻画。大、小面积异常的相对频率受到自然气候变率和人为变暖的流域尺度模态的调制。在北太平洋，PDO主导了北太平洋海温异常的大小变化，PDO并不一定是一个明显的现象，而是受到ENSO引起的温带大气响应的影响。与这种联系一致，他们发现ENSO对El Ni ? o期间北太平洋东部和拉尼娜现象期间北太平洋西部海洋热浪的影响占主导地位。AMO是大西洋SST的主要调制因子，强的正NAO条件和正的AMO条件在全年持续存在，可能增加了2012年西北大西洋发生海洋热浪的可能性。[9]海洋热浪主要是由与高压系统相关的净向下热通量增加所驱动的。然而，海洋热浪持续的原因尚不清楚。Kajtar等人利用超高分辨率(约1公里)区域海洋模式模拟，详细探讨了2017/2018年海洋热浪的驱动因素、动力学和持续性。研究发现，暖流平流的爆发有助于该事件的发生，但较平常浅的混合层，加上近连续向下的净海气热通量，导致海洋热浪持续存在。[10]Alex SenGupta等人发现大多数亚热带极端海洋热浪是由持续的大气高压系统和异常弱的风速引发的，这与日照增加和海洋热损失减少有关。在厄尔尼诺现象期间，极端MHW的强度，持续时间和范围在热带太平洋及其他地区都大大增强。许多极端MHW也与ENSO的冷相有关，因为拉尼娜事件与某些地区的SST增强有关。[11]
我国近海亦是海洋热浪高发的区域。王爱梅等指出中国近海海洋热浪在任何时间都可能发生，春季发生天数最多，冬季最少。2019年海洋升温再创新高，海洋变暖的速度也在加快。观测数据表明，近几十年来，我国近海的海表温度呈现快速上升趋势，是全球海洋温度上升最显著的区域之一，未来气候情景下，中国近海很可能将继续升温，海洋热浪预计将持续时间更久，范围更广，频次更高，强度更大，使得中国近海海洋生态系统的气候暴露度不断增大。[12]洋热浪是全球性、区域性及局部性三重因素在适当的时间内相互叠加所驱动的。全球变暖的大背景下叠加了El Ni?o暖事件，区域受高压系统及风场减弱影响进一步增强了热浪强度。多种驱动因素同时发生时，就有可能爆发一场造成珊瑚礁大规模白化及死亡的超强海洋热浪；未来北部湾海域海洋热浪将持续频发，对北部湾海域的珊瑚生态系统有不利影响。[13]Wang等人研究了南海大陆架北部海洋热浪的性质和热收支。升温幅度在1.5℃以上的MHW主要出现在沿海地区，其温度异常向公海方向减小。升温1-1.5℃、持续时间20天的MHW主要分布在南海北部大陆架。热收支分析表明，主要热源为海面净热通量。海洋过程受平均温度平流和异常水平速度的影响。异常水平速度的净贡献总是使海洋上层冷却，导致MHW的衰变。南海北部大陆架边缘东侧和西侧均存在活跃的坡面水交换，这是南海北部陆架边缘水交换的主要原因。在MHW发展阶段，西(东)侧对异常水平速度的贡献为正(负)。在衰减阶段，双方都对异常水平速度作出负贡献，导致MHW的快速衰减。虽然在南海北部大陆架边缘，异常水平速度对热收支的贡献有所不同，但其净效应始终使大陆架上空的MHW降温。这些结果为研究南海北部大陆架MHW的特征和形成机制提供了新的思路。[14]近些年来，在全球变暖背景下，大气极端事件高发。研究海洋热浪与大气极端事件之间的联系，深化研究海洋热浪发生的机理，将有助于提高MHW的可预测性，以降低其对海洋生态造成的影响。
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