近期，中國科學(xué)院南海海洋研究所熱帶海洋環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員修鵬與自然資源部第二海洋研究所研究員柴扉合作，利用生物地球化學(xué)浮標(biāo)(BGC-Argo)數(shù)據(jù)揭示北太平洋副熱帶流渦區(qū)(NPSG)中尺度渦旋對浮游植物、顆粒物以及溶解氧垂向分布的影響。
全球表層海洋約30%為低生物量的寡營養(yǎng)鹽海域，通常稱為“海洋荒漠”，但其對全球海洋碳循環(huán)具有潛在的重要貢獻(xiàn)。NPSG是全球最大的海洋荒漠區(qū)之一，表層營養(yǎng)和葉綠素濃度極低，垂向營養(yǎng)鹽躍層較深。海洋中尺度渦旋被認(rèn)為是這種海區(qū)上層海洋生態(tài)系統(tǒng)營養(yǎng)供給的一條重要途徑。由于海洋荒漠區(qū)遠(yuǎn)離大陸，現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)缺乏，基于衛(wèi)星遙感的研究多局限于海洋表層，當(dāng)前對中尺度渦旋在海洋荒漠區(qū)生態(tài)影響的認(rèn)識非常有限。
該研究利用具有連續(xù)觀測能力的BGC-Argo浮標(biāo)對NPSG內(nèi)的多個中尺度氣旋渦和反氣旋渦進(jìn)行追蹤和分析。研究發(fā)現(xiàn)，中尺度渦旋能夠顯著影響該海區(qū)葉綠素次表層最大值(SCM)的分布，但其與海表層葉綠素濃度的相關(guān)性并不顯著。渦旋對SCM的影響主要是由于其對次表層營養(yǎng)鹽濃度的調(diào)節(jié)，進(jìn)而導(dǎo)致浮游植物量的變化。
利用浮標(biāo)攜帶的光學(xué)和化學(xué)探頭，研究發(fā)現(xiàn)，受渦旋影響的SCM變化會導(dǎo)致水體內(nèi)顆粒物濃度的變化。顆粒物的下沉和再礦化進(jìn)一步影響水體內(nèi)的溶解氧(DO)濃度，特別是對于溶解氧濃度最小值區(qū)域(OMZ)。通過計算表觀耗氧量(AOU)與SCM相關(guān)關(guān)系的垂向分布，研究再現(xiàn)了前人提到的σθ=24-25密度面之間的顯著相關(guān)區(qū)，同時還發(fā)現(xiàn)σθ=26.9-27.2密度面之間的顯著相關(guān)區(qū)。第一個顯著相關(guān)區(qū)位于真光層內(nèi)，體現(xiàn)了渦旋內(nèi)部SCM的變化與光合作用的關(guān)系;第二顯著相關(guān)區(qū)則位于OMZ上方，可能體現(xiàn)了大顆粒物被浮游動物破碎為小顆粒物并礦化的過程。
該研究為海洋荒漠區(qū)中尺度渦旋調(diào)控生態(tài)過程提供了證據(jù)，也表明在全球變化的背景下，中尺度渦旋強(qiáng)度和數(shù)量的潛在變化對全球尺度海洋溶解氧含量的影響不容忽視。
相關(guān)成果發(fā)表在《地球物理研究快報》上。研究得到國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室(廣州)重大專項(xiàng)核心團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目等資助。
關(guān)鍵詞： 中尺度渦旋生態(tài)
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