灣區(qū)時(shí)訊 近日,，中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所熱帶海洋環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（LTO）詹海剛研究團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合美國(guó)伍茲霍爾海洋研究所教授Dennis J. McGillicuddy Jr.,，自然資源部第二海洋研究所研究員邢小罡,，在海洋中尺度渦影響次表層浮游植物分布的研究方面取得新進(jìn)展。相關(guān)成果以副研究員何慶友為第一作者,，研究員詹海剛為通訊作者發(fā)表于Progress in Oceanography《海洋學(xué)進(jìn)展》上,。
浮游植物是海洋生態(tài)系統(tǒng)中最主要的初級(jí)生產(chǎn)者和固碳者，對(duì)維持海洋生態(tài)系統(tǒng)功能穩(wěn)定性和促進(jìn)全球碳循環(huán)有著重要作用,，它的生長(zhǎng)和分布受到海洋中尺度渦等動(dòng)力過(guò)程的強(qiáng)烈影響,。衛(wèi)星觀測(cè)結(jié)果顯示，副熱帶流渦區(qū)反氣旋渦內(nèi)海表浮游植物葉綠素濃度普遍高于氣旋渦內(nèi),，明顯區(qū)別于其他海域,。這引發(fā)了近年來(lái)關(guān)于中尺度渦如何影響該海域浮游植物生物量與初級(jí)生產(chǎn)力的學(xué)術(shù)爭(zhēng)論。
圖1. 生物地球化學(xué)浮標(biāo)（BGC-Argo）追蹤觀測(cè)中尺度渦軌跡圖,。圖中a為多年平均海表葉綠素濃度空間分布,，b為反氣旋渦和氣旋渦內(nèi)平均海表葉綠素濃度相對(duì)差異。北側(cè)浮標(biāo)投放于反氣旋渦（AE）內(nèi),，南側(cè)浮標(biāo)投放于氣旋渦（CE）內(nèi),。c和f中綠色線條為中尺度渦移動(dòng)軌跡，黑色線條為浮標(biāo)軌跡,，填色為海表高度異常（SLA）,，箭頭為海表流速異常。d和g為渦中心（紅實(shí)線）和浮標(biāo)所在位置（紅虛線）海表高度異常隨時(shí)間變化,，黑線為浮標(biāo)相對(duì)渦中心距離,。e和h為浮標(biāo)軌跡相對(duì)渦中心位置。
圖2. 同步觀測(cè)的氣旋渦（CE）和反氣旋渦（AE）內(nèi)葉綠素（Chl）,、浮游植物碳（CPhyto）,、浮游植物碳比葉綠素（θ = CPhyto/Chl）和初級(jí)生產(chǎn)力（NPP）垂向分布隨時(shí)間變化。圖中黑色線條為混合層深度，青色線條為真光層深度,。
研究團(tuán)隊(duì)分析了同步投放于副熱帶東南印度洋的兩套生物地球化學(xué)浮標(biāo)（BGC-Argo）數(shù)據(jù)（圖1）,。這兩套浮標(biāo)分別被投放于一個(gè)氣旋渦和一個(gè)反氣旋渦內(nèi)，并對(duì)它們進(jìn)行了3個(gè)月的追蹤觀測(cè),。觀測(cè)結(jié)果顯示,，由冬入春期間，氣旋渦內(nèi)混合層隨著近表層海水變暖而變淺至真光層以內(nèi),，引發(fā)真光層底部浮游植物的快速積累,，出現(xiàn)生物量和葉綠素濃度的次表層最大值層；近表層浮游植物則因混合減弱,、光暴露增強(qiáng)造成浮游植物的光適應(yīng)調(diào)整,，導(dǎo)致海表葉綠素濃度降低（圖2）。相比之下,，反氣旋渦阻礙了混合層的季節(jié)性變淺,，渦內(nèi)混合層一直深于真光層，浮游植物相對(duì)均勻地分布于混合層內(nèi),。因此,，盡管春季反氣旋渦內(nèi)海表葉綠素濃度高于氣旋渦內(nèi)，但其次表層和垂向積分的浮游植物生物量和初級(jí)生產(chǎn)力均低于氣旋渦內(nèi),。對(duì)全球生物地球化學(xué)浮標(biāo)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果證實(shí)了這一現(xiàn)象在副熱帶流渦區(qū)的普遍性,。這些研究結(jié)果表明，僅靠衛(wèi)星遙感難以全面捕捉渦旋對(duì)浮游植物分布和生產(chǎn)力的影響,，需要結(jié)合更多的現(xiàn)場(chǎng)生物地球化學(xué)垂向觀測(cè),，才能準(zhǔn)確評(píng)估中尺度渦對(duì)海洋生產(chǎn)力和碳循環(huán)的影響。
該研究由國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目,、自然科學(xué)基金、廣東省自然科學(xué)基金和中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)項(xiàng)目等共同資助完成,。
相關(guān)論文信息：
Qingyou He, Dennis J. McGillicuddy Jr., Xiaogang Xing, Shuqun Cai, Weikang Zhan, Yinghui He, Jiexin Xu, and Haigang Zhan* (2023), Subsurface phytoplankton responses to ocean eddies can run counter to satellite-based inference from surface properties in subtropical gyres, Progress in Oceanography, 218, 103118, doi:10.1016/j.pocean.2023.103118.
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通訊員/付恬 王沐眾 徐曉璐
責(zé)任編輯/劉秀
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