短期气候振荡对孟加拉湾和南海浮游植物调控作用异同的遥感研究

The relationship between marine ecosystem and climate change has received rising attention. As the main producer of marine ecosystem, phytoplankton is particularly good indicator of climate change in the marine environment. The accumulation of remote sensing data provides a reliable data source for studying the marine multi-scale ecological responses to marine environment. Influenced by the combined effects of ENSO,IOD and MJO, the Bay of Bengal(BoB) and the South China Sea(SCS) are both considered to be the typical regions for learning about the phytoplankton biomass variations affected by short-term climatic oscillations. In the proposed researches, we expect to find the intraseasonal and interannual distribution of phytoplankton biomass in the BoB and SCS by using the long time-series of Chlorophyll data. Further, we will investigate the dynamic mechanisms based on multi-satellite data and in situ data. Last, we will compare the physical-biological responses in the typical upwelling regions of BoB and SCS. The proposed project can help us better understand the coupling effect between marine ecosystem and physical processes and provide evidence of how the global warming will change the marine ecosystem in the future.

海洋生态系统与全球气候变化的相互关系是目前备受关注的热点问题。作为海洋生态系统主要生产者的浮游植物，一般被认为是表征海洋环境气候变化非常好的指标。长时间遥感数据集的累积为研究海洋的多尺度生态响应及其机制提供了可靠的数据源。孟加拉湾和南海受ENSO、IOD以及大气季节内振荡MJO等事件的综合影响，是研究短周期气候振荡对浮游植物生物量影响的典型海域。本项目拟利用多源卫星遥感长时间序列数据以及实测数据，研究短周期气候振荡影响下孟加拉湾和南海浮游植物生物量的季节内以及年际分布规律，并探讨不同时间尺度下影响浮游植物生长的动力机制，利用典型上升流区比较孟加拉湾和南海物理-生态系统响应的异同点，进一步理解孟加拉湾和南海生态系统及其与物理过程的耦合作用, 同时为我们进一步认识全球变暖将如何在未来影响海洋生态系统打下基础。

浮游植物的变化对海洋渔业资源以及全球气候变化等都具有重要影响，因此一直是目前海洋研究的热点。本项目利用多源卫星遥感资料以及Argo资料研究了南海和孟加拉湾浮游植物生物量的多尺度变化特征，发现了孟加拉湾西南部三次极值藻华事件并比较了其发生机制的异同，重点阐明了ENSO和印度洋偶极子（IOD）事件对孟加拉湾和南海浮游植物生物量年际变化的影响以及调控机制，并对比分析了1997-1998年和2015-2016年超强厄尔尼诺事件对孟加拉湾和南海影响的差异。通过极值藻华事件的研究，我们发现导致三次事件的主导因素各有差异，2005年是强涡旋的长时间存在，2013年是低温造成上层海洋层化最弱，2016年则是台风的扰动作用。通过浮游植物年际变化的研究，我们发现ENSO事件导致的海温变化是影响南海南部冬季和斯里兰卡上升流海域夏季浮游植物年际变化的主导因素，ENSO事件导致的海温变化以及风场强度变化是导致越南上升流海域夏季浮游植物年际变化的主导因素；IOD事件期间赤道印度洋经向风改变是导致孟加拉湾东南部冬季浮游植物年际变化的主导因素。通过两次超强厄尔尼诺事件的对比研究，我们发现超强厄尔尼诺事件会造成大部分海域的温度上升，从而导致浮游植物的下降，然而最大的差别就是2015-2016年东赤道印度洋并未发生大面积的藻华，主要原因就是赤道印度洋第二下降流kelvin波并未消失，而是长时间存在。本项目的研究工作可以进一步提升我们对短期气候振荡事件影响热带海洋生态系统的认识，也为深入研究全球变暖对海洋生态系统的影响打下基础。