近日，澳门新葡萄新京6663、近海海洋环境科学国家重点实验室（澳门新葡萄新京6663）肖武鹏副教授团队揭示了南海北部浮游植物群落对双台风影响的响应过程和机理，相关成果以“Reduced phytoplankton biomass in a subtropical plume-upwelling system induced by Typhoons Bailu and Podul”为题发表于海洋学主流期刊Progress in Oceanography.

研究背景

南海北部陆架生态系统受到珠江羽流和近岸上升流的显著影响，二者共同为浮游植物的生长提供了丰富的营养盐。然而，羽流和上升流的动态过程高度依赖风场的驱动，季节性和天气系统的变化（如台风）对浮游植物群落结构的影响机制尚不完全明晰。已有研究表明，台风通常通过风力驱动的上升流或混合作用，促进营养盐的输入，从而增加浮游植物生物量。然而，在复杂的羽流-上升流交互系统中，台风的影响可能更为多样化和区域化。2019年夏季，台风“白鹿”和“杨柳”先后进入南海北部海域，为研究台风对该动态系统中浮游植物群落的影响提供了一个天然实验。本研究借此契机，于双台风期间在南海北部的跨羽流-上升流断面开展了多次重复观测，旨在探讨台风如何通过改变局地物理过程来重塑浮游植物群落结构，从而揭示台风事件在特定环境下可能导致浮游植物生物量下降的机理。

研究结果

研究发现，台风“白鹿”来临前约10天，南海北部持续西南风，驱动珠江羽流向东北方向流动，同时西南风驱动了粤东近岸上升流的形成。台风“白鹿”过境前2天，南海北部风向反转，羽流失去往东北向流动的动力而堆积下沉，但上升流受惯性作用并未停止，促成了羽流与上升流的耦合。由此引起的上升流次级环流和湍流混合为硅藻等大粒级浮游植物的生长创造了高营养盐生境，从而支撑高浮游植物生物量。然而，台风“白鹿”过境后2天，由于台风过境期间风场急剧变化导致上升流消失，而紧接而来的台风“杨柳”进一步阻止了上升流的恢复，导致羽流与上升流的耦合被打破，远离河口的羽流水团失去上升流的营养物质供应，营养盐浓度下降，尤其是磷酸盐浓度显著下降。这种营养匮乏导致浮游植物生物量明显减少，而聚球藻等适应贫营养环境的浮游植物迅速增长，优势类群由大粒级浮游植物向小粒级浮游植物转变。研究结果表明，尽管开阔大洋区台风过境后浮游植物生物量普遍增加，但在南海北部陆架系统，浮游植物受羽流和上升流的耦合状态调控，双台风打破了台风过境前有利于浮游植物生长的羽流-上升流耦合过程，从而导致浮游植物生物量降低（图1）。

图1 台风“白鹿”和“杨柳”影响下南海北部风场、羽流-上升流相互作用、水动力和营养条件变化以及浮游植物生物量和群落结构变化的概念图

研究团队及资助

澳门新葡萄新京6663在读博士生佟竺殷为论文的第一作者，肖武鹏副教授为论文的通讯作者。共同作者还包括中国科学院南海海洋研究所吴梅林研究员、汕头大学陈兆云教授以及澳门新葡萄新京6663黄邦钦教授、马玲琪博士后、王磊工程师和林丽贞工程师。该研究得到国家自然科学基金项目、中国博士后科学基金项目、海峡两岸博士后资助计划项目和热带海洋国家重点实验室（中国科学院南海海洋研究所）开放研究基金项目的联合资助。

参考文献

Tong, Z., Ma, L., Cai, S., Chen, Z., Wang, L., Xiang, M., Huang, R., Wu, M., Xiao, W.* and Huang, B.  2024.  Reduced phytoplankton biomass in a subtropical plume-upwelling system induced by typhoons Bailu and Podul. Progress in Oceanography. 229, 103375. https://doi.org/10.1016/j.pocean.2024.103375

文、图 | 佟竺殷

责任编辑 | 肖武鹏

排版 | 曾鹏