撰稿:沈馨晨
审定:王春在
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)詹海刚研究团队在东北太平洋海洋热浪影响浮游植物变化方面取得新进展。研究成果以“Spatial Heterogeneity and Seasonality of Phytoplankton Responses to Marine Heatwaves in the Northeast Pacific”为题发表在Environmental Research Letters上。LTO硕士研究生沈馨晨为第一作者,詹伟康助理研究员和何庆友副研究员为共同通讯作者。
海洋热浪是指发生在海洋中的极端高温事件,它们通过改变海洋混合层的营养盐供应或光照条件,对全球海洋浮游植物的分布与变化产生广泛的影响。东北太平洋是全球海洋热浪热点区域,发生过历史罕见的极端热浪(如2014/2015年 “Blob”事件)。尽管前人对于东北太平洋海洋热浪对浮游植物叶绿素(CHL)的影响做了一定工作,但基于不同数据和手段得出的结论不一,目前人们对于该海域热浪期间CHL变化特征机理的认识仍存在许多不足。
研究团队基于多套卫星水色遥感融合产品,发现海洋热浪期间东北太平洋CHL变化存在显著时空异质性。纬度高于转换带叶绿素锋面(Transition Zone Chlorophyll Front,TZCF)的海域CHL普遍升高,而TZCF以南的海域CHL则显著降低(图1)。有意思的是,CHL变化幅度最大(可达70%)区域位于TZCF附近,且随着TZCF的季节性南北迁移而移动,从冬季到夏季向北移动约500公里(图2)。总体上,冬春季CHL变化幅度大于夏季。热浪期间经向Ekman水体输运减弱引起的水平营养盐补给减少是该区域CHL显著下降的主导因素。
上述结果阐明了东北太平洋浮游植物响应海洋热浪的空间异质性和季节性,因此在评估该海域热浪对生物的影响时,需要考虑其季节和纬度差异。值得一提的是,海洋热浪可引起东北太平洋TZCF整体北移(平均向极移动约300km)(图3)。作为许多顶级掠食者(如金枪鱼、鲨鱼和海龟)的洄游和觅食栖息地,TZCF位置的改变对当地渔业资源开发和管理具有重要指示意义,应引起相关部门重视。
该研究由中国科学院科技专项、国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院南海海洋研究所发展基金、广东省自然科学基金和中国科学院青年创新促进会等项目共同资助完成。
论文相关信息:Xinchen Shen, Weikang Zhan*, Ying Zhang, Qingyou He*, Yingjie Bo, Yunchen Liu, and Haigang Zhan, Spatial heterogeneity and seasonality of phytoplankton responses to marine heatwaves in the Northeast Pacific. Environmental Research Letters, 20, 014042 (2024).
文章链接: https://doi.org/10.1088/1748-9326/ad993d
图1. (a)东北太平洋海洋热浪年平均(1998-2022)累积强度。(b-f)热浪期间浮游植物叶绿素浓度变化空间分布。其中(b)为多年平均,(c-f)为不同季节平均。黑色实线表示转换带叶绿素锋面(TZCF)。
图2. 热浪期间叶绿素变化的季节性特征。其中绿色实线表示TZCF的纬度位置。
图3. TZCF纬度位置的季节性变化特征。红色线表示海洋热浪期间,黑色线表示气候态。