科研进展

南海陆架区和海盆区叶绿素对热带气旋风泵的响应特征及可能机制

发布时间:2022-12-09    来源:科研规划部

      近日,广州海洋实验室在南海海洋生态环境对台风风泵的响应研究取得进展,相关成果以“Tropical cyclone Wind Pump induced chlorophyll-a enhancement in the South China Sea: A comparison of the open sea and continental shelf”为题发表于海洋学领域SCI期刊Frontiers in Marine Science上(影响因子5.247)。通讯作者为广州海洋实验室教授、广东省海洋生态环境遥感中心主任Danling Tang 唐丹玲博士,论文第一作者为中国科学院南海海洋研究所博士研究生Ying Li 李颖。
      该研究通过集成海洋观测与卫星遥感等多源数据,采用布雷森汉姆直线算法以及基于网格的最大响应法,研究了南海表层叶绿素浓度近23年时空变化特征,以及与299个不同类型热带气旋的响应关系,比较了陆架区和海盆区热带气旋对海表叶绿素扰动的差异。其中,南海热带气旋引起的平均海表叶绿素增量为0.13 mg m-3, 达到最高值的时间为过境后7-8天;在陆架区,热带气旋引起平均叶绿素增加0.18 mg m-3,平均达到最高值的时间为过境后7.92天,在海盆区则分别为0.07 mg m-3和7.64天。在两个区域热带气旋引起的海表叶绿素增加量都与气旋特征(最大持续风速、移动速度)密切相关,将热带气旋根据平均风速和平均移动速度分为四类:风速强且移速快、风速弱且移速快、风速强且移速慢、风速弱且移速慢。当风速和移动速度处于相同水平时,热带气旋在陆架区引起的叶绿素增加是海盆区的3.89倍。在陆架区,风速强且移速快和风速弱且移速慢的热带气旋能引起最高的叶绿素增加量,而在海盆区,叶绿素最高增加量则是由风速强且移速慢的热带气旋引起。
      该研究成果进一步丰富、深化了唐丹玲教授原创的海洋“风泵”生态环境效应理论,对于理解南海不同深度海域热带气旋“风泵”的区域气候、生物碳循环等都具有重要的科学参考意义。
      该研究由广东省特支计划U团队项目(2019BT02H594)、广州海洋实验室引进高端人才项目(GML2021GD0810)和国家自然科学基金面上项目(41876136)等资助。
 


FIGURE 3 (A)TC Durian influenced area in the open sea region. The 6-hourly locations of TC centers are annotated with solid circles, and different colors denote different Saffir-Simpson Hurricane Wind Scale; (B) timeseries of the Chl-a enhancement at 109°E, 13°N (i.e., the red rectangle in (A, C); (C) composite Chl_en plot.

FIGURE 7 Average Chl_en induced by four groups of TCs in the continental shelf (black bar) and open sea (red bar) regions.

FIGURE 8 (A) TC Durian influenced area in the continental shelf (green shading) and open sea (blue shading) region. The black contour represents the 50-m and 200-m isobaths; (B) composite Chl_en plot; (C) Frequency histogram of the proportion of grids with different Chl_en to total non-empty grids of the TC-influenced area in the continental shelf (black bar) and open sea (red bar) region. The black and red lines represent the average Chl_en in the two regions. The black and red pentacles represent the average wind speed and translation speed of TC Durian in the two regions.
 

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