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科研动态
科研进展
海洋遥感揭示全球海洋涡旋对叶绿素分布的影响研究取得进展
来源:海洋动力过程与气候功能实验室     通讯员:侯霞     2021-02-07 15:26:51
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海洋中叶绿素的含量和分布是影响大气-海洋物质能量交换和海洋碳储存的重要因素。卫星海洋遥感能够在全球尺度上揭示涡旋和叶绿素的分布,为研究它们之间的内在联系提供了观测基础。海洋试点国家实验室海洋动力过程与气候功能实验室徐永生研究员团队近日在这方面研究中取得进展,在全球尺度上揭示了涡旋对海洋生态的影响。

海洋上层的营养盐在一定程度上源自于陆地,在远离陆地的大洋中心区域,同样存在着丰富的营养盐和海洋生态系统。徐永生团队通过对海洋涡旋的发源地、迁移轨迹和所携带叶绿素的分析发现,海洋中大量的涡旋发源于海盆东侧近岸海域,受到近岸上升流和径流所携带的陆源物质的影响,该区域的海水富含营养盐,形成了大量富含营养盐的涡旋。进一步,这些富养涡旋向西迁移到了开阔大洋,形成若干宜于叶绿素生长的小生态系统,因而使远离陆地的大洋中心区域叶绿素浓度得以显著提升(图1)。


图1 左图:中尺度涡旋携带的叶绿素; 右图:中尺度涡旋对叶绿素的纬向输运


当近岸生成的富养涡旋传播到深海大洋时,使营养盐(或叶绿素)含量显著高于背景场(图2),而不同极性涡旋之间叶绿素的含量差别其实相对并不大。与中高纬度的东向背景环流相反,这些西向传播的海洋涡旋在一定程度上重塑了全球海洋的营养盐和叶绿素的输运和分布。特别是对于广阔的太平洋,如果没有西向涡旋的输运作用,太平洋中心大部分区域的叶绿素水平将与实际情况大不相同,表明了涡旋对海洋叶绿素的分布和营养盐的输运有重大影响。上述成果近日在国际知名期刊Remote Sensing of Environment(《环境遥感》)发表,第一作者为海洋动力过程与气候功能实验室在读博士生赵丹丹,徐永生研究员为通讯作者兼共同第一作者。


图2 海洋中尺度涡旋与表面叶绿素浓度


目前,针对海洋涡旋的识别主要依靠传统的卫星高度计。由于高度计载荷仪器噪音的限制,传统高度计的实际分辨率在100公里以上(分辨率在波数谱上定义为海洋信号大于误差信号的最小尺度),因此只能观测到中尺度(百公里尺度)以上的涡旋。海洋中存在数量众多的亚中尺度涡旋,当这些亚中尺度涡旋被观测到的时候,或许能够进一步更新人们对物理海洋过程与海洋生态关系的认识。

成果链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0034425720306180?via%3Dihub

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