自然资源部海洋二所研究团队及其合作者揭示印尼海锋面变化特征及其对叶绿素的影响

近日，自然资源部第二海洋研究所卫星海洋环境动力学国家重点实验室（SOED国重室）海洋生态观测与模拟团队与合作者在国际知名期刊Journal of Physical Oceanography上发表了题为Seasonal and interannual variability of fronts and their impact on chlorophyll-a in the Indonesian seas的研究成果。第一作者为SOED国重室海星博士后张浩然，通讯作者为王云涛研究员，合作者包括SOED国重室于溢副研究员、马文涛研究员、SOED国重室与上海交大联合培养研究生高志斌、同济大学张艳伟教授、中科院海洋研究所尹宝树研究员与杨德周研究员。
印度尼西亚海域是印度洋和太平洋之间水团和能量的汇合区，受复杂海洋动力过程影响，该海域存在强烈的海洋锋面活动。锋面作为典型的中尺度过程，对该海域生态过程和渔业活动有着重大影响。然而目前人们对印尼海锋面的时空变化特征，及其对海洋生态系统的影响研究仍较为缺乏。
文章利用高分辨率卫星观测数据研究了印尼海锋面的时空变化（图1），结果显示整个海域多年平均锋面概率约为2%，且较高的锋面概率主要出现在岛屿海岸附近，如爪哇岛南岸海域。爪哇岛南岸海域的锋面概率呈现出明显的季节性变化规律，在冬季达到峰值，研究表明季风驱动的上升流是其季节性特征的主要影响因素。
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$ _, b; _; K, T" ~图1.印度尼西亚海域(a)地形图；2002年至2019年多年平均(b)锋面概率分布图；(c)海表温度与风应力分布图
& Y$ V3 a" n# D' Z3 H同时，本文通过将叶绿素作为浮游植物生物量和初级生产力的关键指标，探讨了印尼海域锋面对生态系统的影响，结果指出爪哇岛南岸海域锋面频率和叶绿素的相关性达到0.6，且季风的变化领先锋面概率和叶绿素达2 个月，进一步表明季风通过产生锋面，主导了该海域叶绿素的时空变化（图2）。此外，锋面概率和叶绿素浓度存在着明显的年代际变化，在厄尔尼诺发生年份，季风增强，引起海温出现负异常，进而能够导致锋面概率和叶绿素浓度异常增大（图3）。
9 [' \+ g3 P; r" b: L$ Y& N- C5 j/ K% n这项研究全面描述了印度尼西亚海域锋面活动的季节和年际变化特征。研究结果有助于提高对印尼海域区域动力学和碳循环的理论认识。本研究由中国科学院先导专项（XDB42000000）、国家自然科学基金（42176013）和同济大学海洋地质国家重点实验室开放课题（MGK202113）资助。

                               
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图2. 叶绿素异常值与(a)锋面频率和(b)海面温度的相关性分布。陆地和没有显著相关性的海域显示为空白。
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( Q" Q. D+ g* G3 d8 T图3. (a) MEI（品红色）和DMI（灰绿色）指数分别超前6个月和滞后1个月的时间序列。(b) 爪哇岛周边区域平均海表温度(红色，℃)、风应力(黑色，N/m2)、锋面概率(蓝色)和叶绿素(绿色，log10 mg/m3)的异常时间序列。
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论文引用
Zhang, H.-R., Yu, Y., Gao, Z., Zhang, Y., Ma, W., Yang, D., Yin, B., Wang, Y. (2023), Seasonal and interannual variability of fronts and their impact on chlorophyll-a in the Indonesian seas. Journal of Physical Oceanography. 53, 2847-2859. DOI: 10.1175/JPO-D-23-0041.1.
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信息来源：卫星海洋环境动力学国重室。