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《阿拉伯海区域气溶胶时空动态变化及海域叶绿素a浓度特征》

  • 来源专题：大气污染防治
  • 编译者： APC
  • 发布时间：2019-05-17

  • 利用2003-2017年的modis/aqua-aod和叶绿素产物，分析了阿拉伯海气溶胶光学厚度（aod）的空间分布和时间变化及叶绿素a浓度（chl-a）的年际和季节特征，以及气溶胶与叶绿素a浓度的关系。讨论了海域的管理问题。结果表明，阿拉伯海AOD和CHL-A的空间分布随季节变化更为明显，总体上由近海向公海逐渐减小。陆源沙尘对AOD和CHL—A的价值和空间分布有明显的影响。夏季AOD高于春季，冬季AOD高于秋季。在过去的15年中，AOD呈上升趋势，特别是在东部沿海地区，但北部沿海地区没有发生显著变化。CHL-A的特异性表现在秋冬季较高，春夏季较低，变异性较大。从春冬季AOD与CHL-A的相关系数分析，阿拉伯海西北部AOD与CHL-A的相关性显著，呈现出由北向南、由海岸向外海递减的趋势。

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相关报告

  • 《全球变化模式以及海洋表面温度和叶绿素a的变化》
    • 来源专题：中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者：mall
    • 发布时间：2018-10-18
    • 了解海洋变化的时空格局对于海洋可持续发展、海洋保护与海洋管理而言非常重要。研究人员采用的预测模式受到天气和气候变化的影响，这些变化发生在几天到几千年的时间范围内。虽然在长时间尺度上改变气候非常重要，但大多数人类活动和规划仅限于较短的时间尺度，通常不到十年。而几年到几十年的变化及其模式将对所有海洋活动的可持续性和海洋生计产生直接影响。在这些较短的时间尺度上了解所观测到的海洋状态空间格局、趋势与变化，对于补充管理政策、开展海洋监测和制定海洋规划工作非常重要。 海洋表面温度的变化与其他变量的变化有关，包括如叶绿素a浓度（Chl-a）、初级生产力、物种生理反应和物种分布等生物变量。Chl-a的时空变化模式及其与温度之间的关系，直接将气候变化与海洋生态系统的动态联系起来。虽然全球平均气温正在上升，但在不同时间尺度上的变化趋势和方差方面，不同区域的不同地点都存在着差异。这同样适用于初级生产力和其他海洋变量的变化。了解重要海洋变量在十年时间尺度上的变化模式与变化情况，是我们适应海洋状态变化能力的关键组分。虽然长期平均条件的变化受到了最多的关注，但还没有对这些平均值周围的年代际变化进行评估，那我们就不太可能成功应对观测到的气候影响及预测到的未来气候影响。短期变化可能压倒了许多地区的平均变化，导致短期事件的发生，如海洋热浪、当地生产力与生态系统结果变化以及长期趋势方向的改变。 海表温度（SST）和叶绿素a浓度（Chl-a）通常是相关的。海洋表面的变暖增加了上层海洋的温度分层，并且可能与表面混合深度的减少有关。较温暖的温度倾向于增加Chl-a，而增加的辐照度或降低的营养物可用性倾向于减少Chl-a。根据每个因子的大小，浮游植物细胞的Chl-a将发生变化（称为“光驯化机制”）。细胞Chl-a的这些变化可能与初级生产的变化无关。在一些情况下，混合层深度的加深可能增加营养物到混合层的垂直传输，可能导致与浮游植物分裂速率增加相关的Chl-a增加。越来越多的证据表明，在某些地方，风速增加可以克服由于变暖引起的任何潜在分层增加，并产生增加的Chl-a。然而，海洋中的这些过程在多个空间和时间尺度上是可变的，这对生态系统动态具有重大影响。了解SST和Chl-a的年度变化的模式，是对SST和Chl-a多年变化的补充理解。 海洋环境中数十年规模的变化对海洋资源的管理和利用提出了一系列挑战。近期发表在《Scientific Reports》上的一篇文章中，研究人员专门分析了2002年12月至2015年1月期间SST和Chl-a的每日全球卫星观测数据，并特意地试图理解它们的季节变化模式、长期变化趋势以及两者之间的共变关系。研究确定了年度变化发生的位置以及SST和Chl-a的年度变化范围。该研究估计的年度变化是对每个细胞的变异进行了去趋势估计，这与先前的分析形成对比。这些分析量化了海洋分箱区域内的变化，并假设每个区域内没有时间变化。在这项工作中，研究人员通过明确划分这些变异来源以避免混淆。然后，研究团队对比了SST和Chl-a之间的变异模式，并表明观察到的SST和Chl-a之间的共变模式。研究指出，SST和Chl-a之间的正负关系均表明，SST可能不能单独作为全球范围内Chl-a变化的良好预测因子。 该研究使用统计方法分析了14年来海表温度（SST）和海洋颜色（Chl-a）的全球时间变化及共同变化来源，这些统计方法将变化来源划分为年际和年度组分，并明确说明了每日自相关关系。海表温度的变化随着纬度的增加而呈现出明显的递增变异带，而叶绿素a浓度的年度变化则在大多数中纬度地区显示出高变异带。SST和Chl-a的共变模式表明了影响Chl-a变化和变异的几种不同机制。该研究的高空间分辨率分析表明，这些可能在相对较小的空间尺度上运行。有大片区域显示出海表温度变暖和叶绿色a浓度上升，这与显示海表温度变暖和叶绿色a浓度下降的区域形成鲜明对比。SST和Chl-a年度变化的共变模式揭示了较宽的纬度带变化。在较小的时间尺度上，上升流发生的地方往往存在显着的区域异常。在年代际时间尺度上，海表温度、叶绿色a浓度及二者协方差的趋势和变化存在高度的空间异质性，这表明我们必须在适当的区域上进行监测和资源管理。 （於维樱 编译）
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  • 《阿拉伯海低氧区对IOD正负相位事件的响应》
    • 来源专题：中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者：liguiju
    • 发布时间：2023-11-20
    • 近日，自然资源部第二海洋研究所海洋生态观测与模拟团队在期刊Geophysical Research Letters上发表关于印度洋低氧区的研究成果“Dynamical Response of the Arabian Sea Oxygen Minimum Zone to the Extreme Indian Ocean Dipole Events in 2016 and 2019”。第一作者为自然资源部第二海洋研究所与上海交通大学联合培养博士研究生张智伟，通讯作者为自然资源部第二海洋研究所马文涛研究员和厦门大学柴扉教授。 海洋中的溶解氧对海洋生物和海洋生态系统至关重要。最近的研究表明，世界海洋中的脱氧呈现加速趋势，自20世纪50年代以来，全球海洋中的溶解氧下降了约2%。阿拉伯海低氧区（Arabian Sea OMZ，ASOMZ）是世界热带海洋中第二大的低氧区。而印度洋偶极子事件（IOD）是热带印度洋最主要的变化模式。其会引起海表叶绿素的巨大波动，这些波动进而可能会影响阿拉伯海的溶解氧分布。在先前的研究中，该团队已经成功建立了涵盖整个印度洋的物理生物地球化学耦合模式（ROMS-CoSiNE），并对阿拉伯海低氧区东移机制进行了定量探讨。本研究则利用经过充分验证的数值模式探讨了阿拉伯海低氧区对典型极端IOD事件的响应机制。 结果表明，阿拉伯海低氧区不同海域的对于典型IOD事件的响应机制完全不同。在亚丁湾附近海域，低氧区对IOD事件的响应机制更多的受到物理过程的调节。夏季风期间，大量的高氧水通过索马里沿岸流进入阿拉伯海。在2016年的IOD负相位事件期间，这一数字达到了2019年IOD正相位事件期间的约2.5倍。另一方面，在2016年IOD负相位事件期间，亚丁湾的上升流强度更强，导致海表初级产力增加，从而使得该海域产生了更多的碎屑颗粒有机物输出。这些碎屑颗粒有机物在局地再矿化过程中消耗更多的溶解氧。但是，大量外源溶解氧的输送，不仅补充了亚丁湾海域额外的溶解氧消耗，还有富余可以提高亚丁湾的溶解氧浓度。此外，上升流的增强也抬升了亚丁湾附近海域低氧区上边界的位置。 在阿拉伯海中部，低氧区对IOD事件的响应机制与亚丁湾不同。在2016年IOD负相位事件期间，阿曼沿岸的上升流强度增强，导致更多的营养物质从次表层水体输送到上层水体，从而促进了上层水体中的初级生产。在2016年IOD负相位事件期间，更高的海表初级生产力产生了更多的碎屑颗粒有机物，这些颗粒有机物通过海上Ekman输运作用被输送到阿拉伯海中部。这些碎屑颗粒有机物在再矿化过程中消耗了大量的溶解氧，却没有溶解氧的补充，导致了2016年IOD负相位事件期间阿拉伯海中部低氧区的溶解氧平均浓度下降。而上层海水温度的降低溶解了更多的溶解氧在上层水体中，挤压了低氧区的空间位置，致使低氧区的上边界下沉。 论文引用： Zhang, Z., Ma, W., & Chai, F. (2023). Dynamical response of the Arabian Sea oxygen minimum zone to the extreme Indian Ocean Dipole events in 2016 and 2019. Geophysical Research Letters, 50, e2023GL104226. https://doi.org/10.1029/2023GL104226
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