海南熱帶海洋學院馬建教授在Nature旗下npj-CAS發表南太平洋海表增暖形態的顛覆性科研論文！

1月3日，海南熱帶海洋學院海洋科學技術學院馬建教授作為第一作者（兼通訊作者），帶領其在上海交通大學的碩士生馮彪（共同第一作者）、博士生郭霄，聯合英國Met Office及Exeter大學Robin Chadwick研究員、中山大學王東曉教授、復旦大學王桂華教授、南京大學周晨教授及自然資源部第二海洋研究所應俊研究員，于Nature旗下期刊npj Climate and Atmospheric Science發表研究論文“Singlehemisphereair-sea interaction shapes the South Pacific surface warming and wind change”。該期刊以“嚴選具有范式重構潛力的前瞻成果”著稱，是Nature旗下權威期刊，中國科學院SCI期刊分區1區，影響因子9.4，海南熱帶海洋學院為第一署名單位。此次發表（圖1）顛覆了國際普遍認可的跨赤道反饋的主導地位，并提出新的單半球海氣相互作用，來解釋南太平洋海表增暖型以及風速變化的形成機制。“解鈴還須系鈴人”，未來氣候變化領域十幾年來的謎題終獲解釋，標志著中國學者再次取得前沿成果。

圖1. 論文網頁

氣候變化中海表升溫并非均一，而是在區域間具有相對冷暖不同的形態，這些增暖型會引起氣候系統的響應，包括但不限于大氣環流、水汽、云、能量輸運、臺風活動以及輻射反饋等。在二十一世紀氣候預估中，海表增暖型具有很大的不確定性，其形成機制和涌現約束也成為前沿研究領域。馬建在美國夏威夷大學攻讀博士學位期間，就與其導師——久負盛名的謝尚平教授（后入職加州大學圣迭戈分校/Scripps海洋研究所）一起發現了赤道的海表增暖峰值與副熱帶南太平洋的相對冷卻現象（圖2c）。其中，前者的預估備受爭議，后者卻在觀測數據和氣候模式中顯示了顯著的一致性，但其成因缺乏公認的解釋，也因此備受關注。最初，馬建和謝尚平教授建議將跨赤道風-蒸發-海溫（WES）反饋作為主導機制來研究，于是有諸多研究工作跟進這一假說，并證明蒸發冷卻過程確實至關重要。

圖2.海表均勻增暖（a）、直接輻射效應（b）和耦合模式（c）中的海平面氣壓（填色）、風速（矢量）變化以及海表增暖型（c中彩色等值線）。

然而，在npj-CAS的新文章中，馬建及合作者發現起主導作用的并不是跨赤道反饋。其實，蒸發冷卻過程并不一定伴隨著海氣相互作用出現，也可能是受迫的。研究從南北半球海溫和風速的解耦現象出發，利用南太海盆外的格林函數實驗，改變了WES反饋在該區域起主導作用的傳統看法。此外，結合馬建博士期間的另一項重要工作，即層結變化的氣候平流（MASC）機制（用以解釋氣候變化中大氣環流如何減弱），提出了新的單半球海氣相互作用機制（圖3），來闡釋南太平洋海溫-風復合體的形成。

圖3. 單半球傾斜風-蒸發-海溫反饋機制的示意圖

新研究把耦合模式中的全球變暖分解為三部分：海表均勻增暖、直接輻射效應以及海表增暖型（海表增暖對于熱帶平均增暖的偏離）。其中均勻增暖（圖2a）和直接輻射效應（圖2b），會導致南太平洋副熱帶高壓向南遷移與增強，引起風速增強，從而初步冷卻海表。該冷卻信號由“footprinting”作用向赤道方向傳播，然而在傳播過程中，源自海表的大氣冷卻在中上層卻受到了阻擋。這是因為MASC效應將赤道的增暖峰值信號擴展至副熱帶中上層大氣，從而導致了冷信號在大氣中的垂向傾斜。于是，中高空冷信號引起的海平面氣壓升高，與海表冷信號出現了大致90度的南向相位差；這樣，相應的地轉風增強恰好通過海表溫度的冷卻中心，從而形成了“冷而又冷”的海氣正反饋，成為南太平洋海溫-風復合體的主導機制。

新機制（圖3）稱作單半球傾斜風-蒸發-海溫反饋（SHIW）。該機制顛覆性地解釋了未來氣候變化領域的重要謎題，即馬建和導師已發現十五年而沒有充分理解的，典型海表增暖型的形成機制。“解鈴還須系鈴人”，祝賀中國學者再次取得了前沿成果，完成氣候變化動力學的一塊新拼圖！

論文引用：

Ma, J., Feng, B., Chadwick, R., Wang, D., Wang, G., Zhou, C., Ying, J. & Guo, X. Single hemisphere air-sea interaction shapes the South Pacific surface warming and wind change. npj Clim. Atmos. Sci. (2026). https://doi.org/10.1038/s41612-025-01299-z

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41612-025-01299-z

• 信息來源：海南熱帶海洋學院。

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