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南海叶绿素变化特征及驱动要素

于溢   2019-09-04

       近日,我室博士后于溢作为第一作者,在国际知名学术期刊 Journal of Marine Systems发表论文:南海叶绿素变化特征及其与动力要素的关系,通讯作者为我室王云涛副研究员。

       论文利用MODIS卫星遥感数据分析了中国南海2003至2017年海表叶绿素的时空分布特征。研究结果显示南海海盆叶绿素高值主要集中于近海和陆坡区域,并从越南区域至我国沿海陆坡区域呈现出显著的增高趋势。利用EOF分析发现叶绿素具有显著的季节性变化特征,海盆中大部分区域叶绿素峰值(谷值)出现在冬季(晚春至夏季),而在越南东南海域季节性特征表现为夏季最高、冬季最低。

      文章进而分析了影响叶绿素的主要动力因子:海表温度、风应力、风应力旋度、锋面频率、海表高度等。研究发现在季节尺度各因子与叶绿素均呈现出较高的相关性,海表温度和海表高度与叶绿素呈现负相关,而其他因子与叶绿素基本呈现正相关关系,表明关键动力因子通过影响层化强度和混合层深度,进而改变海表营养盐含量,最终决定叶绿素含量。这一动力过程在越南东南的上升流区更为显著。夏季西南季风驱动了离岸方向的Ekman输运,使得低温、高盐的次表层水体在近岸形成上升流,促进了浮游植物的生长。

       叶绿素与风应力间达到最大相关的滞后时间呈现出自近岸向远岸增加的趋势,证实风应力对叶绿素的影响始于近岸海域,进而随水平流、涡旋不断向远岸拓展。这一动力过程在异常信号序列更为显著,更强的风应力引起更强的上升流,导致低温、低海表高度、高锋面、高叶绿素的特征。另外,厄尔尼诺过程对南海海盆中心和近岸区域的叶绿素具有明显的影响,叶绿素的变化特征滞后尼诺指数约6个月。

       本研究完整描述了南海海盆叶绿素变化的主要特征和关键驱动因子,细致分析了不同季节叶绿素高值分布的空间特征,定量刻画了上升流区域风场影响叶绿素的机理和周期,为开展全球其他海域海表叶绿素、生态环境特征提供了典范。

原文:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0924796319302738?dgcid=author

Yu, Y., X. Xing, H. Liu, Y. Yuan, Y. Wang* and F. Chai (2019), The variability of chlorophyll-a and its relationship with dynamic factors in the basin of the South China Sea, Journal of Marine Systems, 200: 103230.

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图1.(上图)南海叶绿素EOF分解的空间分布特征;(左下图)各模态逐月时间序列,模态的解释方差标注于对应时间序列左下角;(右下图)各模态每月EOF时间序列均值及标准差。

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图2.(左图)越南东南部上升流区海表叶绿素与沿岸风应力相关系数,(右图)当叶绿素与沿岸风应力相关性达到最大时,叶绿素滞后风场的月份数量。