撰稿：马雪莹

　　　   　审定：王卫强　 

      近日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室（LTO）陈更新团队在Journal of Geophysical Research-Oceans发表了题为”Vertical Structure and Seasonal Variability of Chlorophyll Concentrations in the Southern Tropical Indian Ocean Revealed by Biogeochemical Argo Data”的研究论文。本研究率先运用了长达十年的、来自12组BGC-Argo浮标的观测资料，深入剖析了热带南印度洋（STIO）叶绿素在垂直结构上的季节变化特征，并着重阐明了海洋动力过程与光照条件变化对浮游植物生长发育及其空间重分布所起的决定性作用。LTO博士生马雪莹为第一作者，储小青研究员为通讯作者，陈更新研究员和厦门大学的修鹏教授为论文共同作者。

      热带印度洋是夏季热带海洋中浮游植物数量最多的地区之一，其捕获的经济价值高的金枪鱼比例位居全球第二。浮游植物作为海洋的初级生产者，是海洋食物网的基础，也是海洋生态系统中至关重要的组成部分。它们的空间分布和变化对海洋生物及附近岛屿的鸟类的生长繁殖具有重要影响。然而，以往的研究主要依赖于卫星观测，仅关注海洋表层的浮游植物变化，对于浮游植物垂直分布的季节变化及其机制的了解仍相对有限。

      研究团队结合BGC-Argo浮标和卫星遥感的观测，研究了STIO不同深度叶绿素的时空变化特征（图1）。发现 STIO 在7至8月出现表层叶绿素峰值，且随着纬度的增加，这一峰值的主导因素由生物量转变为光适应过程。通过分析BGC-Argo观测发现，不同区域混合层下的叶绿素表现出不同的季节变化，这与该区域特有的动力过程、营养和光照条件高度相关。统计和诊断分析表明，在北部海域，温跃层在调节次表层叶绿素最大值层(DCM)的深度和强度方面起着主导作用。4至6月的局地上升流、上升型罗斯贝波，以及近表层海水层化，共同导致了次表层营养物质和叶绿素的积累。相比之下，南部海域营养较低，光照成为了影响混合层以下叶绿素变化的主导因素，并在夏季达到峰值（图2）。

      此外，研究团队通过BGC-Argo观测揭示了长寿命的西向传播气旋涡对上层叶绿素的影响(图3)。该涡从2016年3月7日生成至10月28日消亡，通过eddy-pumping和eddy-trapping机制导致海表叶绿素升高，并向西裹挟输运叶绿素。在南半球冬季混合过程的作用下，次表层的营养盐被带到海表，涡内叶绿素含量再次增加，这凸显了中尺度涡与大气风场相互作用对于该区域的叶绿素变化的重要影响。

      本研究揭示了STIO叶绿素在水平和垂向上变化的差异，指出不能仅凭海表叶绿素信息来评估整个水深的浮游植物变化。同时，研究指出STIO的海洋动力过程对浮游植物变化具有重要的调节作用，其中长寿命中尺度涡的影响也不容忽视。该研究有助于深化对热带海域物理和生物过程相互作用的理解。

      本研究由国家重点研发计划、广东省基础与应用基础研究基金、国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项和中国科学院南海海洋研究所基金共同资助完成。

      相关论文信息：Ma, X., Chen, G., Chu, X*., & Xiu, P. (2024). Vertical Structure and Seasonal Variability of Chlorophyll Concentrations in the Southern Tropical Indian Ocean Revealed by Biogeochemical Argo Data. Journal of Geophysical Research: Oceans, 129(10), e2024JC021130. https://doi.org/10.1029/2024JC021130.

      文章链接：https://doi.org/10.1029/2024JC021130 

图1. BGC-Argo观测的STIO南北海域不同深度的叶绿素变化。(a)-(b)卫星观测的海表叶绿素浓度和BGC-Argo观测的5米深度处的叶绿素浓度。(c)-(d) BGC-Argo观测叶绿素深度-时间分布图。 (e)-(f) 不同深度积分的叶绿素含量。

图2. STIO南北海域叶绿素变化的机制示意图。

图3. 长寿命中尺度涡对叶绿素的影响。（a）随着涡旋的海表面风速。（b）浮标观测的叶绿素和营养盐含量。（c）浮标观测的混合层、温跃层和DCM深度，以及上层200米叶绿素总含量。红色背景为气旋涡内的观测。