中科院南海所基于海陆气三维综合模拟系统揭示超强台风对粤港澳大湾区生态环境影响

2023年01月24日   admin   9人浏览   0人评论

中国南海研究协同创新中心_经略海洋 中国南海_中国科学院南海海洋研究所

图2:台风影响下珠江口及其邻近海域浮游植物变化示意图

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近日,中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室(LTO)冯洋研究员团队通过粤港澳大湾区“陆-海-气”三维综合模拟系统 (GB-CLOASS,The Great Bay Coupled Land-Ocean-Atmo Simulation System),定量研究了2017年强台风事件“天鸽”对粤港澳大湾区藻华事件的影响机制,相关研究成果发表于生物地球化学领域著名专业期刊《Journal of Geophysical Research: Biogeosciences》。

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极端天气事件通过加速“流域-河口-近海”连续体系统入海物质通量从而加剧近海藻华的发生早已被原位及遥感观测系统所定性研究。然而,受限于河口近岸海域陆-海-气之间复杂的相互作用中国科学院南海海洋研究所,通过数值模式定量诊断藻华发生机制的研究较为有限。2017强台风事件“天鸽”对我国粤港澳大湾区造成巨大影响,导致的强降雨加速了珠江流域淡水和营养盐聚焦入海,也对海域藻华过程和生态系统结构产生较大影响。针对这一特殊事件,中国科学院南海海洋研究所海洋碳及生物地球化学循环模拟组学科组长冯洋研究员带领课题组硕士研究生黄靖雯、硕博连读生郑有昌;联合中国海洋大学、中国生态环境研究中心中国科学院南海海洋研究所,厦门大学及美国西北太平洋国家实验室(Pacific Northwest National Laboratory)等国内外多家国内生态环境实力研究机构进行了技术攻坚。通过在海气耦合模式COAWST中整合陆面模式SWAT,生态模式FENNEL中整合悬浮泥沙模式CSTMS(图1), 很好的重现了卫星观测到的在台风“天鸽”在过境前、过境期间和过境后海表面盐度和叶绿素浓度的时空变化。进一步地,研究团队通过该模拟系统做收支分析,发现大湾区海域浮游植物生物量第1周的增加是由于次表层富含硝酸盐的水体抬升所致;而第2周的增加是近岸高浮游植物生物量水体向海平流所致;而到了第3周, 受控于浮游动物的摄食影响,生态类型系统由“自下而上”的控制转为“自上而下”的控制 (图2)。

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本研究为揭示极端天气事件导致陆源淡水河营养物质大量快速排海的生态效应提供了新认知,对于深入认识近海生态系统演变动力学机制,支撑海陆统筹的海洋综合管理,推动粤港澳大湾区生态保护与高质量发展具有重要意义。本研究得到南方海洋科学与工程广东省实验室(广州)人才团队引进重大专项、国家自然科学基金委重大项目、热带海洋环境国家重点实验室自主项目、热带海洋环境国家重点实验室开放课题等的资助。

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图1: “陆-海-气-生-沉积物”内核模式构建

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相关论文信息:

Feng, Y., Huang, J., Du, Y., Balaguru, K., Ma, W., Feng, Q., Wan, X., Zheng, Y., Guo, X., Cai, S. (2022). Drivers of phytoplankton variability in and near the Pearl River Estuary, South China Sea during Typhoon Hato (2017): A numerical study. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences,127, e2022JG006924.

标签:海洋台风生态海域热带
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