摘要
浮游植物是海洋食物链重要的一环，其大量生长引发海洋藻华。藻华暴发影响渔业，有害藻华更是与人类息息相关的海洋灾害，因此，研究藻华暴发的相关机制对发展海洋经济、保护人类生存环境具有重要意义。前人研究表明，南海北部在冬季时常发现藻华现象，主要形成机理包括中尺度涡、上升流等。同时，近年来不少学者认为斜压不稳定导致的再层化过程对表层的藻华现象也发挥着重要作用，但斜压不稳定过程对于南海北部冬季藻华的影响和贡献尚不清楚。 本文以南海北部为研究海区，结合Bio-Argo数据与高精度模型数据，分析南海北部冬季藻华暴发的形成机理，特别是针对斜压不稳定过程对藻华暴发的影响。本文基于Regional Ocean Modeling System(ROMS)建立了中国近海高分辨率物理-生态模型，将模型结果与遥感数据、Bio-Argo数据及再分析数据进行对比，发现该模型能较好地反映出南海的海温和叶绿素浓度。同时，本文利用上述数据，探讨了叶绿素浓度和混合层深度、风速等动力因子的时空关联性，开展了营养盐平衡诊断分析、涡度方程垂向流速诊断、能量分析，结果表明: 从季节尺度看，实测数据与模型结果均显示:冬季南海北部会出现位于表层的叶绿素高值区，这与冬季南海混合层加深有关。冬季，东北季风盛行，南海北部风速变大，海表热通量为负值，在二者的共同作用下混合层加深。其中，混合层与风速及海表热通量的偏相关分析结果表明，风速是控制混合层深度的主要因素。冬季南海北部混合层加深使得营养盐的垂向输送增加，真光层内浮游植物的光合作用得以促进，故冬季南海北部叶绿素在垂向分布上呈现出由近表层到表层的高浓度特征，相较夏季叶绿素高值区仅存在于次表层的分布有明显差异。 从天气尺度看，亚中尺度斜压不稳定有助于表层叶绿素高值区的形成。能量分析结果显示，当海水表层形成较明显的锋面时，表层及近表层的背景势能转化为涡动能，伴随着较强的次级环流，引起等密线塌陷，锋面变弱，水体层化加强。再层化的过程在一定程度上将浮游植物及营养盐限制在表层，使其在光照充足的条件下进行光合作用，导致海表的叶绿素值升高。在敏感性实验中，本文利用一个水平梯度较弱的温盐场对模型进行同化，使其处于一个水平密度分布较为均匀的状态下，结果表明，当表层水平密度梯度较弱时，即锋面较弱或不存在锋面时，亚中尺度斜压不稳定不易发生，海表叶绿素相较于强锋面存在的情况有所下降，说明亚中尺度斜压不稳定导致的再层化效应能够在天气尺度上增强南海北部藻华暴发。 本研究进一步提升了对冬季南海北部浮游植物暴发机制的认识，并为未来建立中国近海高分辨率生态预测模型提供参考依据。但本文只对影响冬季南海北部表层叶绿素浓度的因子进行定性分析，未来还需更多工作来定量分析各影响因子对藻华暴发的贡献。
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