南海台风的足迹——以海表温度和叶绿素为例

作者:王云涛 发布日期:2022-07-13 阅读:309

近日,我室王云涛研究员在国际期刊Science of The Total Environment上发表论文——南海台风留下的海表温度和叶绿素足迹,合作者为中国科学院南海海洋研究所修鹏研究员。南海受到台风的显著影响,除局地形成的台风外,大部分西太形成的台风能够进入南海并驱动局地海洋的响应。由于台风强度、移动速度、经过地形等因素的差异,台风所驱动上层海洋的剧烈动力过程能够引起海表温度、叶绿素的复杂响应。因此,亟需刻画台风驱动上层海洋响应的时空特征。

文章利用长期的卫星遥感数据和台风轨迹数据(图1),将所有台风移动方向统一后进行合成分析,定量刻画了台风过境期间引起海表温度和叶绿素响应的时空特征。结果显示,台风引起的海表温度和叶绿素响应在空间上右侧加强明显,呈现出类似足迹的空间形态;时间上台风引起的温度响应起始于台风过境前1~2天,并在台风后1天降温达到最大,之后逐步恢复气候态;叶绿素在台风过境前1天开始增加,并在5天后达到峰值,之后逐步降低恢复至气候态。

图1. 南海台风的轨迹(浅蓝色代表西北太生成的台风,玫红色代表南海局地生成的台风,加粗点代表台风生成点位);台风经过时引起温度和叶绿素的空间和时间响应特征(加粗黑色箭头代表台风移动方向,星号代表空间上温度和叶绿素响应最明显的位置,垂直灰色虚线代表台风经过时间)。.png

图1. 南海台风的轨迹(浅蓝色代表西北太生成的台风,玫红色代表南海局地生成的台风,加粗点代表台风生成点位);台风经过时引起温度和叶绿素的空间和时间响应特征(加粗黑色箭头代表台风移动方向,星号代表空间上温度和叶绿素响应最明显的位置,垂直灰色虚线代表台风经过时间)。

通过进一步分析台风引起温度和叶绿素响应强度与台风风速、移动速度、混合层深度的关系,研究表明台风引起的响应强度通常随风速的增加、移动速度的减弱而呈现近似线性的增长,降温随混合层深度的增加而增加。但是叶绿素变化与混合层深度之间呈现出复杂的关系,即存在叶绿素响应最显著的混合层深度(约32米)。当混合层深度较浅时,由于混合层深度与营养盐跃层强度呈一定的正相关性,因此随着混合层的加深,台风能够穿越更强的营养盐跃层,向上层海洋供给更多的营养盐而导致叶绿素响应增强;然而,当混合层深度进一步加深时,台风所能影响的深度难以跨越混合层,因此所带来的叶绿素响应减弱。

图2. 台风引起(第一行)温度和(第二行)叶绿素响应与台风风速、台风移动速度、混合层深度之间的关系(实线代表线性回归显著,虚线代表线性回归不显著)。.png

图2. 台风引起(第一行)温度和(第二行)叶绿素响应与台风风速、台风移动速度、混合层深度之间的关系(实线代表线性回归显著,虚线代表线性回归不显著)。

该研究全面刻画了台风引起上层海洋的响应,并提出了最易产生叶绿素增长的海洋混合层深度,对未来预测台风过程下海洋动力和生态的关键参数特征提供了重要的参考。本成果获得国家自然科学基金(42176013)、中国科学院战略先导专项(XDB42000000)、海洋二所青年英才项目等的资助。


引用

Yuntao Wang, Peng Xiu, (2022). Typhoon footprints on ocean surface temperature and chlorophyll-a in the South China Sea, Science of The Total Environment, 840, 156686.

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