近日，我室陈建裕研究员及合作者在Journal of Geophysical Research: Oceans 发表题为“10-Year Changes in Oceanic Mesoscale Eddies in Northeast Asia Using the Coupling of GOCI and Satellite Altimetry Data”的研究论文。我室海星博士后崔赫为论文第一作者，陈建裕研究员为通讯作者，合作者包括潘德炉院士以及国家海洋信息中心姜晓轶研究员和符昱高级工程师。

中尺度涡是海洋中广泛存在的重要动力过程，对海洋物质输运、营养盐分布及初级生产力具有重要影响。传统卫星高度计能够有效识别中尺度涡的动力学特征，但难以获取其内部生态信息；而极轨海洋水色卫星受观测频次和云覆盖等因素限制，难以连续观测中尺度涡全生命周期内的生态变化。针对上述难题，研究团队融合2011—2021年静止轨道海洋水色卫星（GOCI）与卫星高度计观测数据，构建了东北亚海域中尺度涡—叶绿素浓度（CHL）融合数据集，共识别10,013个生命周期不少于10天的中尺度涡。结合生命周期归一化、空间合成分析及多源环境数据，系统研究了中尺度涡动力学特征与生态响应的时空演变规律。

研究发现，东北亚海域中尺度涡的半径和旋转速度总体呈现先增大后减小的演变特征。空间上，反气旋涡内部通常表现为叶绿素负异常，而气旋涡则表现为正异常。然而，反气旋涡在整个生命周期内的叶绿素波动反而更为强烈，两类涡旋的相对振荡幅度（ROA）分别为3.36和1.01。典型涡旋追踪进一步表明，涡旋内部叶绿素浓度及空间结构随生命周期持续变化，特别是在西北太平洋反气旋涡中，捕捉到了短时间内叶绿素浓度异常升高的现象（图1），揭示了中尺度涡生态响应复杂的时空演变特征。进一步分析发现，中尺度涡的生态效应具有显著的区域和季节差异。西北太平洋副热带贫营养海区反气旋涡的ROA高达5.00，明显高于同区域气旋涡的1.10，是研究区反气旋涡叶绿素强烈波动的重要来源。该海区部分年份的反气旋涡呈现异常升高的叶绿素浓度，与冬季叶绿素增强的空间特征存在联系（图2）。冬季垂向混合增强与浮游植物光适应过程可能共同驱动这一现象。相比之下，日本海则对气旋涡叶绿素变化具有重要贡献，表明涡旋生态响应受到区域背景环境及季节变化的共同影响。该研究将传统中尺度涡生态效应的空间统计分析拓展至全生命周期动态追踪，揭示了不同类型中尺度涡生态响应的显著区域差异及其潜在驱动机制，为深入认识海洋中尺度动力过程与生态环境的耦合关系提供了新的观测证据，也为静止轨道海洋水色卫星在海洋生态环境监测及生物地球化学循环研究中的应用提供了科学参考。

图1. 日本海与西北太平洋典型中尺度涡生命周期内叶绿素浓度及空间分布的动态演变

图2. 开尔文波驱动东印度洋沿岸浮游植物非对称响应的机制示意图

论文引用

1. Cui, H., Chen, J., Pan, D., Jiang, X., & Fu, Y. (2026). 10‐year changes in oceanic mesoscale eddies in Northeast Asia using the coupling of GOCI and satellite altimetry data. Journal of Geophysical Research: Oceans, 131, e2025JC022741. https://doi.org/10.1029/2025JC022741