中尺度渦邊界鋒SCM層的變化機制獲揭示

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近日，中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋環境國家重點實驗室研究員李芊團隊，在中尺度渦旋邊界鋒面處次表層葉綠素極大值層的動態變化機制研究上取得新進展。相關研究發表于《海洋學進展》（Progress in Oceanography）。陳寅超博士為該論文第一作者，李芊為通訊作者。

次表層葉綠素極大值層（SCM）在海洋中普遍存在，它的形成、維持和變化反映了海洋生態系統中物理-生物相互作用。傳統的海洋觀測平臺難以完整的觀測SCM的動態過程，利用配備了生物地球化學觀測器的水下滑翔機，李芊團隊在南海對渦旋邊界鋒面處的SCM進行了高分辨率的觀測。

研究發現，艾克曼泵吸影響著著向上供給的營養鹽通量，從而調控水體內的葉綠素總含量的變化。而次中尺度不穩定性調控著鋒面處葉綠素的垂向分布。在渦旋北側，風驅動的艾克曼輸送將表層的高密度海水輸送到低密度海水的上方，從而產生重力不穩定（GI）并進一步誘導垂向對流，從而改變水體內葉綠素的垂向分布；在渦旋東北側，對稱不穩定（SI）從水平浮力梯度中攝取能量，誘導產生次級環流使得原本傾斜的等密度面變得平坦，從而將水體內的葉綠素在垂直方向上重新分布。

初步碳質量守恒分析表明，渦旋外部高的凈群落生產力將提高海-氣氧交換通量和真光層底部顆粒有機碳（POC）的輸出通量，并從渦旋兩側的兩個深層高POC斑塊中進一步獲得佐證。

該研究揭示了海洋中小尺度動力過程中的物理-生物相互作用，有效地填補了傳統觀測手段在本領域的空白，為促進海洋自動化觀測平臺的發展以及耦合數值模型的應用提供了重要的參考。

上述研究研究工作得到國家重點研發計劃、廣東省領軍人才專項支持計劃、南方海洋科學與工程廣東省實驗室（廣州）人才團隊引進重大專項的聯合資助。