近期，中國科學(xué)院南海海洋研究所熱帶海洋環(huán)境國家重點實驗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)與工程廣東省實驗室(廣州)重大專項核心團(tuán)隊項目等資助。
關(guān)鍵詞： 中尺度渦旋生態(tài)
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