该研究构建了全球首个基于高分辨率海洋再分析数据的混合层热收支诊断框架，结合卫星观测资料，定量刻画了2023年全球海洋热浪在强度、持续时间和空间覆盖上的空前特征，厘清了其在多个关键海域的主要驱动过程。

研究结果表明，2023年多区域海洋热浪事件同期爆发，反映出气候系统正经历显著且复杂的变化过程，研究进一步揭示了全球不同区域海洋热浪形成机制的显著差异性，为理解和预测未来极端海洋事件提供了关键科学依据。发展地球系统科学对于揭示此类复杂气候现象的内在机制、提升全球气候预测能力以及制定科学的应对策略至关重要，它通过整合大气、海洋、陆地和生物圈等多圈层数据，为应对全球变暖和极端气候事件提供了坚实的科学基础。

2023年被世界气象组织（WMO）认定为“有记录以来最暖的一年”，全球海表温度（SST）和海洋热含量（OHC）均创历史新高。欧洲中期天气预报中心（ECMWF）和英国气象局指出，2023年6月北大西洋海温较常年偏高1.3 ℃。NASA气候主管Gavin Schmidt更表示：“我们迫切需要弄清楚，为什么2023年可能是十万年以来最暖的一年。”

全球海洋异常升温背景下，极端海洋热浪成为气候研究的焦点，其形成机制及潜在影响受到国际社会的高度关注。我校张东晓团队在《Science》发表的最新研究显示，2023年全球海洋热浪活动总量达5.36×1010 ℃ days km2，超过气候态均值的三倍标准差，创下有记录以来最极端年度水平。其中，北大西洋和西南太平洋分别发生了276年一遇和141年一遇的极端事件，其强度和持续时间远超历史同期。2023年全球平均海洋热浪的持续时间为120天，最长可达525天，平均强度达到1.3℃，发生海洋热浪的覆盖面积超过96%，远高于过去40年的平均水平。

海洋为何会“高烧”不退？不同海区的“病因”是否相同？

为深入揭示2023年海洋热浪形成的物理机制，研究团队利用ECCO2高分辨率日尺度海洋深层的数据资料，开展混合层热收支分析，量化了短波辐射、混合层变化、海洋平流和上升流等热力-动力过程在不同海域的相对贡献，首次厘清了全球四大关键海区热浪的不同驱动机制。

研究团队提出，全球变暖正加剧海洋–大气系统的耦合非线性过程，海洋热浪或已成为地球气候系统临界转变的重要“预警信号”。2023年海洋热浪在覆盖范围、强度和持续时间上均创历史新高，可能对极端天气事件的频率与强度、海洋碳汇能力、渔业资源分布以及珊瑚礁生态系统造成深远影响。地球系统科学的深入发展能够帮助我们更好地理解这些非线性过程的相互作用，为全球气候治理、海洋生态保护和可持续渔业管理提供科学依据，从而有效应对气候变化带来的广泛挑战。未来，构建基于物理机制的预报系统、强化海洋多要素实时监测，以及深入开展极端气候事件的预警研究，对于应对未来气候风险具有重要的现实意义。