海洋热浪作为海表温度（SST）异常增暖的极端事件，在全球变暖背景下正变得愈加频繁和强烈，造成了严重的生态灾难和社会经济损失，已经成为全球海洋研究的热点问题之一。黑潮-亲潮延伸体（KOE）是全球海温增暖最快的西边界流之一，该区域急剧的海温变异正在导致强烈的海洋热浪发生，对区域海洋生态系统和全球气候变化产生巨大影响。然而，目前对KOE区域极端海洋热浪事件的探讨相对较少，缺乏系统的认识和研究。因此，深入研究KOE区域海洋热浪的演变特征和变异机理具有重要的现实与科学意义。

基于观测、再分析及模型数据，我们对KOE区域的海洋热浪展开了系统的研究。首先，本研究分析了KOE区域海洋热浪要素频率、持续时间和强度等的时空分布特征。研究发现，KOE区域是西北太平洋海洋热浪最显著的热点区域，具有较高的频率、较长的持续时间和较大的强度。1982-2021年期间KOE区域海洋热浪的发生频率每十年增加了0.8次，持续时间每十年增加了2.5天，暴露时间每十年增加了15天，平均强度每十年增加0.06℃，最大强度每十年增加0.14℃，累积强度每十年增加7.8℃ day（p<0.05）。在时间尺度上，年平均的海洋热浪频率、总发生天数和累积强度均呈现显著的年代际增长，特别在最近十年，增长趋势明显加速。在季节尺度上，KOE区域海洋热浪的累积强度在夏季期间最为显著，高于春冬季节约两倍。为了定量评估各物理过程对KOE区域海洋热浪事件的贡献，我们挑选了KOE区域夏季七个最强的海洋热浪事件进行分析。研究发现，1999、2008、2012和2016年海洋热浪主要发生在夏季并达到温度峰值，其主要是由海气热通量驱动。云量覆盖减少导致的短波辐射增加为主要的贡献因子。2018、2020和2021年海洋热浪在冬季开始出现并在春季持续发展，最终在夏季期间达到峰值，其主要由冬季变暖的海洋记忆贡献。冬季海温的增暖主要来源于黑潮延伸体轴的北移、反气旋涡流的向北入侵和海温的长期增暖变异，导致KOE区域海表面高度正异常，从而增加了上层海温。

其次，本研究对KOE区域极端海洋热浪事件分析发现，海气热通量在夏季海洋热浪中发挥着至关重要的作用。我们通过合成分析进一步评估了海气热通量对KOE区域海洋热浪的影响。研究发现，KOE区域夏季的海洋热浪在早春开始发展，7月至9月温度急剧上升并达到温度峰值。在海洋热浪事件的峰值时期，海气热通量是导致KOE区域夏季海洋热浪温度异常最主要的过程，其贡献高达94%。其中，短波辐射通量增加发挥主要作用（贡献约为89%），潜热通量发挥次要作用（贡献约为28%）。北太平洋高压系统的增强迫使KOE区域的云量减少、风速降低和海气比湿差异减小，导致海洋的短波辐射增加和潜热通量损失减少。此外，进一步研究表明向下加强的海气热通量聚集在夏季较浅的混合层深度上，放大了海表热通量的增温效应，有利于海洋热浪事件的发生。

最后，本研究阐明了KOE区域上层海洋增暖机制，并探究了多年代际增暖对KOE区域海洋热浪事件的影响。KOE区域上层海温在最近几十年里急剧升高，SST和上层200m温度的增暖速率分别比北太平洋平均水平分别高0.16℃/decade和0.17℃/decade，比全球平均水平高0.27℃/decade和0.21℃/decade。KOE区域上层200m海温异常与海洋热浪的总发生天数和累积强度存在明显的相关性。特别地，两者在2007年后均显示出强烈的加速。进一步探究KOE区域上层海洋增暖的变异机理发现，北太平洋年代际振荡（PDO）调制、强烈的黑潮大弯曲事件和全球长期变暖趋势是驱动KOE区域上层海洋增暖的三个重要的过程。热收支分析表明KOE区域上层海洋增暖主要是由海洋热平流贡献，特别是在2007年之后上层海洋增温明显加速。海洋热平流的贡献主要来源于黑潮延伸体轴位置的向北迁移使得穿过KOE南边界向北的热量输送和体积输送增加，推动了KOE区域的上层海洋增暖以及区域海洋热浪事件增加。

综上所述，本研究系统地分析了KOE区域海洋热浪的时空变异特征，探究了关键物理过程对区域极端海洋热浪事件的贡献，揭示了海气热通量驱动海洋热浪的变异机理，并阐明了上层海洋增暖变异对海洋热浪的影响。该研究结果有助于加强我们对区域海洋热浪的理解，以及提升未来增暖趋势下对海洋热浪的预测。

第1章 绪论... 1

1.1 研究背景及意义... 1

1.2 研究现状... 5

1.2.1 海洋热浪及驱动因素... 5

1.2.2 变暖趋势下海洋热浪的变异特征... 8

1.2.3 KOE区域海温变异及驱动过程... 9

1.2.4 KOE区域海气相互作用... 11

1.2.5 KOE区域变暖特征及生态影响... 12

1.3 科学问题的提出... 13

第2章 数据与方法... 15

2.1 数据资料介绍... 15

2.1.1 实测资料... 15

2.1.2 再分析、模型资料... 17

2.2 方法理论介绍... 19

2.2.1 海洋热浪的定义... 19

2.2.2 经验正交函数分解... 21

2.2.3 热收支计算... 22

第3章 KOE区域夏季海洋热浪极端个例分析... 28

3.1 时空分布特征... 28

3.2 夏季海洋热浪极端个例... 33

3.3 海洋热浪极端个例的变异机理... 36

3.3.1 海洋热浪的热收支分析... 37

3.3.2 关键物理过程的影响... 40

3.4 讨论... 44

3.5 本章小结... 46

第4章 KOE区域夏季海洋热浪合成分析及海气热通量影响... 48

4.1 季节性变异... 48

4.2 海洋热浪合成演变... 50

4.3 海气热通量的作用... 52

4.3.1 海洋混合层反馈... 54

4.3.2 大气环流的影响... 56

4.4 讨论... 59

4.5 本章小结... 61

第5章 多年代际增暖对KOE区域海洋热浪的影响... 62

5.1 上层海洋增暖与海洋热浪的联系... 62

5.2 多年代际增暖变异机理... 66

5.3 多年代际增暖的热力学机理... 70

5.4 讨论... 73

5.5 本章小结... 74

第6章 总结与展望... 76

6.1 本文主要的结论... 76

6.2 本文主要的创新点... 77

6.3 未来工作展望... 77

参考文献... 79

致&nbsp; 谢... 92

作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与其他相关学术成果... 94