MHW 与 Chla 异常事件的空间分布特征及一致性分析
为深入评估不同强度等级的海洋热浪（MHW）事件与叶绿素-a（Chla）负异常响应在空间上的分布特征及其一致性关系，本文分别构建了以累计天数为指标的六幅空间分布图（图 1），以及基于归一化乘积法构建的 MHW 与 Chla 匹配一致性评分图（图 2）。后者通过对每一等级 MHW 与对应 Chla 响应的累计天数进行归一化处理，并对其逐点相乘，得到归一化一致性评分，数值范围为 $[0,1]$，反映了各等级事件在空间上的共现程度。
空间分布结构：强响应事件的区域集聚性更高
从累计天数的空间分布图可见，不同强度等级的 MHW 事件与 Chla 异常响应在空间分布上表现出显著差异，尤其在区域集聚性（spatial aggregation）方面存在等级依赖性（intensity-dependent pattern）：强响应事件（Strong MHW 与 Strong Chla）不仅累计天数显著高于中弱等级，而且其空间分布呈现出明显的集聚格局，集中于研究区的特定海域，具有较强的空间指示性。
- Strong MHW 事件集中出现在黄海南部与中部外海海域，约涵盖34°N–36.5°N，122°E–125.5°E区域，累计天数在该区域普遍超过 400 天，部分栅格点甚至接近 550 天，构成一个连续性强、区域边界清晰的高强度热浪核心区。
- 对应的 Strong Chla 异常响应亦高度集中于同一区域，累计负异常天数可达 450 天以上，空间轮廓与 MHW 分布显著一致，构成生态响应高敏感带。这类共现格局表明，在强热浪频发的区域，叶绿素浓度下降异常（即初级生产力受抑）具有高度重合的空间响应特征。
- Moderate MHW 与 Moderate Chla 响应分布范围相对更广，累计天数在 150–300 天之间，但空间聚集性明显减弱，呈现出多个中等响应区域相互分隔、片段化分布的特征。这种结构可能与中强度热浪事件的不稳定触发机制、背景环境的多样性有关。
- 相比之下，Weak MHW 与 Weak Chla 响应事件的空间分布最为离散。其高值区域主要分布于沿岸浅水区（如山东半岛北部、辽东湾一带）与大陆架边缘区，但缺乏明显的集中趋势，累计天数一般低于 80 天，空间信噪比较低。表明弱等级事件既不构成区域性气候异常，也难以产生系统性的生态响应，其空间结构更易受到局地水文或观测误差影响。
此外，强响应等级的空间边界更加稳定且与大尺度环流路径、热量输送通道有更强的对应关系。这一点从中部外海的热浪主轴呈现出由南向北、高值条带逐渐衰减的格局中亦可得到印证。相反，低等级事件的空间轮廓常伴随不连续的跳跃和突变，显示其发生机制可能受到局地小尺度扰动（如风生上升流、淡水输入、近岸混合等）的控制。
综合来看，事件强度不仅决定其影响持续时间，也深刻影响其空间形态：强等级事件因能量扰动大、持续时间长，易于在空间上形成持续累积和响应带；而弱等级事件则更易被噪声所淹没，不具备稳定空间结构。这一发现为后续空间聚类分析、风险区识别提供了理论依据。
一致性评分：强等级事件具有最高空间重合度
为定量评估不同等级 MHW 与 Chla 异常事件在空间上的协同响应特征，本文采用归一化乘积法（normalized product method），分别计算了三类等级（Strong、Moderate、Weak）下 MHW 和 Chla 响应的空间一致性评分。评分值在 0–1 之间，代表同一栅格点处两者响应强度的协同性，其中 1 表示完全一致，0 表示完全不一致或无效值。
结果表明，不同强度等级事件在空间重合程度上存在显著差异，呈现出一致性评分随事件强度升高而增强的趋势：
- Strong MHW × Strong Chla 的一致性评分最高。显著重合区域广泛分布于 黄海南部与中部外海（约122°E–125°E，33°N–36.5°N），大部分栅格得分在 0.6 以上，局部核心区（如 34.5°N–36°N，123°E–124.5°E）达到 0.9–1.0。这种高一致性表明，在强热浪事件频发区域，海洋热异常与表层初级生产力抑制之间的耦合关系最为紧密，生态响应具有高度可预测性。
- Moderate MHW × Moderate Chla 的一致性评分次之。其得分空间分布较为离散，典型区域主要集中在中纬度近岸至陆架边缘之间（如山东半岛南缘、江苏外海等），高一致性区域相对较少，得分一般分布于 0.4–0.6 之间，部分海域略高但未形成连贯核心。这种中等水平的空间重合说明，尽管中等级事件亦可引发一定负响应，但其持续性与空间结构稳定性均不及强等级。
- 相较之下，Weak MHW × Weak Chla 的空间一致性评分最弱，绝大多数栅格低于 0.3，且显著高值区域缺失。其空间分布呈现出广泛但零散的“噪声型结构”，表明弱等级事件的发生及其生态响应较为随机，空间同步性差，推断其驱动机制更可能受小尺度扰动或数据不确定性影响。
这一结果揭示了事件强度与空间协同性之间的正相关性，说明在极端强度条件下，MHW 与 Chla 异常的耦合响应具有更强的可重复性与区域性。这一结论为 MHW 对生态影响的等级分类与空间风险预测提供了量化依据，亦提示未来可在高一致性区域重点部署监测与预警系统。
此外，高一致性区域的边界与前述累计天数图中强响应核心区具有较好重合关系，进一步印证了强事件不仅在时间尺度上持续性强，在空间结构上也具有高度协同响应的特征。
指标适用性与结果稳定性
归一化乘积方法本质上衡量了两个变量在空间上的共变强度，具有以下优点：
- 不受原始数值量纲影响，适合跨变量比较；
- 可同时保留“事件频度”和“空间匹配”两种特征；
- 相比皮尔逊相关系数，该方法更强调同位格点上的频率一致性，更契合复合事件分析中“共现”的概念需求。
此外，从实际应用角度来看，该方法对高等级事件更具判别力，能有效识别空间上“生态响应敏感区”与“物理驱动核心区”的重合区域。
小结
综上所述，研究结果表明：
- MHW 强度等级越高，其空间分布与 Chla 异常响应之间的一致性越显著；
- Strong 等级事件具有显著的空间指示性，是 MHW 与生态响应研究中的关键组合；
- Weak 等级事件在空间上缺乏明显的耦合关系，其生态意义与实际预测能力均较弱。