近日，自然资源部海洋二所卫星海洋环境动力学国家重点实验室（SOED）海洋生态观测与模拟团队在国际知名期刊Geophysical Research Letters上发表了题为“Upper ocean structure determines the contrasting typhoon-induced chlorophyll-a responses in the northwest Pacific”的研究成果。第一作者为SOED硕士研究生蒋悦，通讯作者为SOED王云涛研究员，合作者包括上海交通大学田新亮教授、厦门大学柴扉教授和SOED林生博士后、陈双玲副研究员、硕士研究生于建民。' Z: T9 j; Z3 p2 l) e
论文利用2002年9月-2019年8月西北太平洋共记录的476个台风，对应12,259个台风数据点(图1)，结合卫星遥感的海表温度和叶绿素资料，获取了台风易发生区域的海洋环境特征和台风分布规律。
+ J# K: G2 O, ?4 o" o, }& Z5 c* J; ~4 ~1 n! E8 y" H: r: ]7 H
+ P: M" Z1 b/ {. Y% j, p) z Q3 U图1 (a)研究区域气候态平均的叶绿素分布和海温等值线; (b)气候态平均的混合层深度和累积距离台风中心小于300公里频数的等值线; (c)西北太平洋台风的轨迹图，台风强度由低(C1)至高(C6); (d)台风移动方向和移速的统计平均。
) N i ~8 |0 E) W4 V7 [3 u0 h通过对台风特征、上层海洋结构特征的合成分析，文章进一步探究了影响海洋响应强度的因素。研究发现高强度、低移速的台风能够驱动更为显著的温度和叶绿素响应（图2）。此外，台风前的海洋环境在决定海洋响应中起主导作用。在台风前混合层深度较浅的地方，海表冷却通常较强（图2c）。9 T( }" @* L- D- ?& `0 z ]
, ~; d# R$ k' F# o" ?6 C5 ` f6 @6 E: ]1 |
! \* j: I) V, s$ v图2 台风驱动的海表(a/b/c)温度异常(ΔSST)和(d/e/f)叶绿素异常(ΔChl-a)与台风特征和海洋环境的关联性，采用线性回归分析与(a/d)台风风速、(b/e)移动速度和(c/f)混合层深度(MLD)之间的关系。实点表示每个区间的平均值，阴影表示相应的标准差。实线(虚线)表示线性回归在95%置信水平上显著(不显著)。3 M$ o5 e& f. k* z, C
上层叶绿素a的响应强度高度依赖于上层海洋结构和台风所带来的动力作用，即台风到达前上层海洋的混合层深度和台风所引起的混合深度（图3）。 台风诱发的风应力旋度在海洋内部产生垂向混合和上升流，导致混合层加深。 当台风驱动的混合突破了原有的混合层深度时，能够为上层海洋提供高营养水体，促进浮游植物生长，叶绿素显著增加。+ p! M4 b. O( J X U& c5 j
, V* i' n, V( b. \0 v
( y0 Q& V U5 u- B1 V0 g0 V
图3 基于台风驱动混合深度(Zmixing)与台风前上层海洋混合层深度(MLD)之间的关系，划分为两类情况：(a/c/e) Zmixing < MLD和(b/d/f) Zmixing > MLD，分析在两类情况下ΔChl-a与(a/b) Zmixing、(c/d)风速、(e/f)移动速度的关联性。实点表示每个区间内台风点对应ΔChl-a的平均值，阴影表示相应的标准差。实线(虚线)表示线性回归在95%置信水平上显著(不显著)。% C! D( w' z3 T2 _1 ~! V
本研究运用统计方法，证实了不同台风引起海洋叶绿素差异的机制、定量评估了台风对上层海洋的影响特征，得出结论上层海洋垂向结构是决定海洋响应强度的重要因素。 该研究可以利用台风特征和海洋环境特征预测海气相互作用的强度，并在全球范围探讨不同海域的海洋对台风的响应。5 D6 g4 Q8 y8 G" I+ Q
01/ T, r' u9 `! U' q) X
论文引用
* c5 a1 s" @' M. A8 C9 PJiang, Y., Wang, Y.*, Tian, X., Lin, S., Chen, S., Yu, J., & Chai, F. (2023). Upper ocean structure determines the contrasting typhoon-induced chlorophyll-a responses in the northwest Pacific. Geophysical Research Letters, 50, e2023GL102930. https://doi.org/10.1029/2023GL102930.
7 u) b& N W" p8 V. o# m1 _
& C4 Y' i* {8 d9 I1 e- Z C# h6 f+ }" {5 V3 ^2 f% F/ A6 U2 z* F
9 P1 y- R; [# Z3 G% h
信息来源：卫星海洋环境动力学国家重点实验室（SOED）。
7 r0 T& o& [8 n4 [: U. s* H3 c |
; r7 E' @3 O1 V2 S