重磅研究发表之后，他的脑袋里仍有一堆问号

Alexander

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作者：赵广立，刁雯蕙    来源：科学网微信公众号    发布时间：2025/9/2

文|《中国科学报》记者 赵广立 刁雯蕙

前不久，刚以通讯作者身份在《科学》杂志发表了文章的曾振中，脑袋里仍有一堆问号。

倒不是论文有什么问题。作为南方科技大学从事地球系统过程与全球变化领域研究的教授，他和宁波东方理工大学等机构的合作者，共同关注了近年来最著名的气候事件：2023年以来持续出现的海洋极端高温。在论文中，他们不仅报道了2023年席卷全球的海洋升温事件，还尝试摸清海洋“发高烧”的潜在“病因”。

面对这些异常，曾振中总忍不住左思右想。但大多数时候他也只是“瞎猜”，甚至“想不通”——“为什么会这样”“本质的原因是什么”“将来会怎么变化”……

“我们就像一个海边捡贝壳的小孩，有太多未知。”论文发表后，他在朋友圈写道。在他看来，他们对2023年极端高温的探究“只是抛砖引玉”，就像打开了新认知的窗口，“还有很多问题亟待解决”。

曾振中怀抱着1岁多的爱女

观测到刷新纪录的海洋热浪

时针拨回到2023年初。科学家们预测当年仅为一个“中等强度厄尔尼诺年”，普遍认为全球温度不会太高。

但到了2023年4月，曾振中嗅到了异样。

“全球海洋温度在不断升高！”这年4月，一位美国学者在南方科技大学交流时展示的一组海洋温度数据显示，3月以来海洋温度异常变暖。这引起了曾振中的高度关注。

海洋就像是地球的能量池和调节器，一旦升温甚至“发烧”，整个地球系统可能都会受到波及。

于是，他开始每天关注全球海洋温度的走向。不关注不知道，这一关注吓一跳。他们通过不间断的记录，发现北大西洋和西南太平洋分别发生了276年一遇和141年一遇的极端升温事件，其强度和持续时间远超历史同期。

宁波东方理工大学与南方科技大学联合指导博士后董天云告诉《中国科学报》，自2023年3月开始，他们绘制出来的海洋温度变化曲线不断爬升，且每一天的海温都在刷新着有观测记录以来的最高值，“这意味着历史上没有任何一天这么热过”。

纵览2023年全年，他们记录的全球平均海洋热浪（持续的海温异常增暖事件）的持续时间为120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。

“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。”曾振中表示。

在一次学术活动中，他与宁波东方理工大学助理教授陈云天讨论起这一异常现象，引发了后者的兴趣和担忧：海洋温度上升带来的影响不容小觑，不仅关乎气候变化，对海洋生态环境、能源设施、渔业等多方面都会产生冲击。

不能袖手旁观！他们决定做点什么。

陈云天（左）和曾振中

“理所当然”被打破

曾振中回想起自己博士毕业的2016年，恰逢极端厄尔尼诺年，全球气温骤升1.2℃。

他曾以为，这次气温跃升后，全球将会进入一个相对稳定的时期，2030年前仍有望守住《巴黎协定》升温1.5℃的目标。

那时，科学界一直有个共识，只要通过年初预测是否为极端厄尔尼诺年，就可以判断该年全球气温是否会再次剧增。

但2023年的异常气候打破了这些“理所当然”。

“2023年初我们预测对了厄尔尼诺指数，这一年确实不是极端厄尔尼诺年。但是，我们的假设错了。”曾振中没想到，同时也让全球气象学家大跌眼镜：2023年全球平均气温意外突破1.5℃，创人类历史首次。

全球海表温度和海洋热含量也双双创下历史新高。2023年最终被世界气象组织认定为“有记录以来最暖的一年”。

但这还没完。曾振中告诉《中国科学报》，2024年全球平均气温更是进一步升高了1.6℃，直到今年，海洋与陆地的热浪仍在世界各地持续肆虐。

“短短十年间，全球增温几乎耗尽了过去百年的‘额度’。”曾振中说。

异常的天气系统引发了全球的关注。美国国家航空航天局（NASA）气候主管加文·施密特（Gavin Schmidt）不由得发问：“我们迫切需要弄清楚，为什么2023年可能是10万年以来最暖的一年？”

董天云、曾振中、陈云天、陈德亮、张东晓等人联合国内外合作者发表在《科学》上的这篇文章，便是尝试破解出这个问题的答案。

曾振中（左）、董天云（中）、陈云天一起开会

情况搞清楚了

据董天云讲述，他们绘制出2023年这场异常持久且剧烈的海洋“高烧”曲线图后，就想着尽快投稿报告这起事件。但《科学》杂志的审稿人显然对他们期待更多，“希望团队对2023年海洋热浪事件形成的物理机制做出解析”。

此时已是2024年10月。接到审稿意见的时候，曾振中正在国外出差，他连夜召集团队成员——法国巴黎索邦大学教授李肇新、中国科学院大气物理研究所研究员周天军、中国科学院外籍院士陈德亮等，开会研讨如何增加新的分析以回答审稿人的问题。

作为第一作者，董天云肩上的压力最大。描述海洋热浪事件形成的物理机制，面临着“多圈层耦合、多尺度叠加、多因素非线性作用”的复杂性问题等挑战，是海洋气候学和物理海洋学领域的高难度科学问题。而精准解析机制须依赖多源、高分辨率、长时序的观测与模拟数据。

好在，压力并没在她身上持续多久——他们注意到NASA和麻省理工学院等机构更新了全球大洋环流数据同化模式系统的数据集ECCO2，恰好弥补了团队在高分辨率数据方面的不足。

董天云

Alexander

（接上篇）

从数据中挖掘机理，正是陈云天、董天云等人擅长的事。拿到数据后，研究团队马不停蹄，立即着手整合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；并对短波辐射、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进行量化，首次厘清了全球四大关键海区热浪的不同驱动机制。

在精准的数据分析之下，情况很快搞清楚了——

北大西洋：云量减少、混合层变浅，短波辐射增强和纬向平流促成了海洋热浪的持续发展；

西南太平洋：主要是因为海洋经向输送增强加之云量减少，导致海表变暖；

北太平洋：短波辐射增强与潜热损失减少共同作用，叠加变浅的混合层，致使海面迅速变暖；

热带东太平洋：厄尔尼诺驱动的经向、纬向平流及上升流的变化，共同加剧了该区域的海洋增暖。

曾振中告诉《中国科学报》，这些海域的海洋热浪情况，再一次印证了海洋与大气系统的能量交换是一个耦合非线性过程，其中存在复杂的动态变化因素，而全球变暖，“加剧了这一过程”。

问号，还有很多

在将最新的数据分析结果提交给《科学》编辑部后，董天云一边期盼文章能顺利接收，一边抽空去爬了位于浙江舟山群岛的普陀山。

回来之后没几天，就传来了文章被顺利接收的消息。

“我们还说，要去普陀山还愿。”她笑着说，这多少有点“玄学”了。

他们当然不相信什么“玄学”。研究团队准备顺藤摸瓜，去探究地球气候系统科学更多的规律。

一个显而易见的问题是，他们这项成果暴露了传统气候预测模型在应对突发性气候事件预测的“盲区”。传统气候模型还灵不灵了？如果传统气候模型“失灵”，新的理论模型应该怎么建立？海洋热浪事件是否能成为预警地球气候系统临界转变的重要信号？

更让曾振中耿耿于怀的是，为什么自2023年起，全球气候变化骤然加速？正所谓“风起于青萍之末，浪成于微澜之间”，最初的扰动从何而来？都有哪些正反馈机制在悄悄发挥作用？

他告诉《中国科学报》，如果能明确或找出驱动全球海洋热浪的关键正反馈机制，未来也许就能显著提升预测能力，进而在防灾减灾、生态保护等方面采取更有效的行动。然而，面对复杂的地球系统，人们已知的只是沧海一粟。地球气候系统是否已迈入一种全新状态？未来能否呈现非线性、不可逆的发展轨迹？有太多的未知，等待人类去解锁。

“这些疑问，亟须我们深化地球系统科学研究，以更全面理解并有效应对气候变化的严峻挑战。”曾振中说，地球系统科学的特点也注定了不能靠单一团队作战，更需要全球多学科团队紧密合作，进行更深入的研究。

相关论文信息：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adr0910