近日，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（LTO）詹海剛研究團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合美國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，它的生長和分布受到海洋中尺度渦等動(dòng)力過程的強(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。  

　　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.  

　　文章鏈接：  

　　https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0079661123001611  

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（C_Phyto）、浮游植物碳比葉綠素（  = C_Phyto/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。