好文推荐丨热带气旋“风泵”如何影响深海次表层溶解氧的分布？

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风泵  孟加拉湾 热带风暴 低氧区

                                                      (Breitburg etal.,2018)

氧气是海洋生物生活所必须的。20世纪中期，大洋及近岸水体的氧气浓度就开始减少，造成了大量生物的死亡、生物变异，生物多样性减少。热带风暴引起的混合和上升流会引起海表温度的变化，这些将会导致海洋含氧量发生变化。

热带风暴“风泵”的海洋生态环境效应是海洋科学研究的新热点。孟加拉湾作为四大低氧区之一，其次表层溶解氧（DO）显著降低。热带风暴“风泵”的作用引起的强烈混合和上升流可引发次表层水体DO显著地变化。研究事先存在气旋性涡旋条件下的热带风暴“风泵”引起的生态效应，目前主要集中在降温和浮游植物藻华等方面，而“风泵”如何影响次表层DO的分布及其机理尚不明确。

中国科学院南海海洋研究所徐华兵、唐丹玲等人近期发表的文章《Dissolved oxygen responses to tropical cyclones on pre-existing cyclonic and anticyclonic eddies in the Bay of Bengal》揭示了两种涡旋存在条件下孟加拉湾低氧区溶解氧对热带风暴“风泵”的响应机制。

论文标题

Dissolved oxygen responses to tropical cyclones on pre-existing cyclonic and anticyclonic eddies in the Bay of Bengal

发表期刊

Marine Pollution Bulletin

论文全文链接

https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2019.07.019

研究区域

孟加拉湾位于印度洋东部，是世界最大的海湾。整体受季风气候影响，夏季（5—9月）盛行西南风，冬季（12—2月）盛行东北风。热带风暴主要出现在4—5月和10—11月，这时大量径流和降雨的输入导致海洋上层水体存在盐度成层，形成很厚的障碍层，抑制上层水体的垂直运动，使孟加拉湾呈寡营养状态。

图1 研究区域和热带气旋路径图

研究思路

利用卫星遥感和Bio-Argo数据，研究存在气旋型涡和反气旋涡条件下，孟加拉湾海域的溶解氧DO如何响应热带风暴“风泵”。研究选择两个热带风暴DD BOB 04（2014，TC Five）和CS Roanu （2016），两个Bio-Argo分别位于气旋型涡和反气旋涡的边缘，且同时观测到DO和叶绿素a，并且观测时间一致—风暴过境后第三天。

研究数据

（1）遥感数据：热带气旋数据(6h风速，移速)，海表温度(SST, mw_ir,9 KM)，风场数据（ASCAT wind，Ekman），降雨（Rain, TRMM），地转流（Current, AVISO），海表高度（SLA, AVISO），海表叶绿素（Chlorophyll a，MODIS, 4KM） 。

（2）Bio-Argo浮标数据

结果及结论

结果显示两个热带风暴引起的强烈的上升流均导致次表层DO的减少。

图2 DD BOB 04和CS Roanu通过Argo所在区域ASCAT每日风场的卫星遥感数据和Ekman抽速

在存在反气旋型涡条件下，反气旋涡减弱了热带风暴Ronau导致的氧跃层变浅。相反，在存在气旋型涡条件下，气旋型涡则加剧了热带风暴BOB04导致的氧跃层变浅。此外，在气旋型涡存在的前提下，热带风暴BOB 04导致了次表层DO更长时间的减少，直到18天才恢复到热带风暴过境前的水平。而反气旋涡存在的位置则在第8天就恢复到热带风暴过境前的水平。

研究表明孟加拉湾低氧区次表层DO主要受热带风暴“风泵”引起的物理作用影响，同时中尺度涡旋也发挥着重要作用。

图3 DD BOB 04和CS Roanu过境前后Argo所在区域次表层温度、盐度、溶解氧和密度的垂直剖面图

更多信息

详见论文

研究团队

第一作者

徐华兵，博士，研究方向为海洋生态遥感应用。

E-mail:

[e-mail]

唐丹玲，研究员，研究方向为研究台风灾害和台风“风泵”的海洋生态环境效应。

E-mail: 

[e-mail]

通信作者

团队介绍：海洋环境生态遥感研究团队，包括王素芬和叶海军副研究员、博士后和10多位博士硕士研究生。目前主要研究项目是风泵对海洋生态系统的影响，和南海U形海疆线相关研究。团队主页为 

http://www.lingzis.com/reseachgroups.htm

相关论文

Huabing Xu, Danling Tang*, Jinyu Sheng, Yupeng Liu, Yi Sui, 2018. Study of dissolved oxygen responses to tropical cyclones in the Bay of Bengal based on Argo and satellite observations, Science of the Total Environment. Volume 659, Pages 912-922

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969718352768

HaiJun Ye, Jinyu Sheng, Danling Tang*, Evgeny Morozov, Muhsan Ali Kalhoro, Sufen Wang, Huabing Xu. 2018. Examining the impact of tropical cyclones on air-sea CO2 exchanges in the Bay of Bengal based on satellite data and in-situ observations, Journal of Geophysical Research-Oceans. 

https://doi.org/10.1029/2018JC014533

Yupeng Liu, Danling Tang * and Morozov Evgeny, 2019. Chlorophyll concentration response to the typhoon Wind-Pump induced upper ocean processes considering air-sea heat exchange, Remote sensing. 2019,11,1825

https://doi.org/10.3390/rs11151825

Guangming Zheng and Danling Tang*, 2007, Offshore and nearshore chlorophyll increases induced by typhoon and typhoon rain. Marine Ecology Progress Series, 333：61-74

https://doi.org/10.3354/meps333061

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