叶绿素对西北太平洋上层海洋的影响研究

Bio-physical interaction is one of the hot topics in the ocean research. The chlorophyll in the upper ocean can absorb the solar radiation and warm the surface. The increase of sea surface temperature will change the latent heat flux and wind, and then the precipitation, which will impact the whole climate system. Most studies focus on the tropics, and there is little study on the mid-latitude. There are strong seasonal variations for both of the chlorophyll concentration and mixed layer depth in the Kuroshio extension region of the northwest Pacific, where the mode water is also generated. The present study aimed to evaluate the bio-heating effects of the upper ocean of the northwest Pacific. We will lay stress on the ocean-atmosphere interaction processes like sea surface temperature, circulation, mixing, wind and precipitation and the mode water.

海洋生物-物理过程的相互作用是当前海洋研究的热点话题。海洋上混合层中的叶绿素会吸收太阳辐射使海表增温，而海表温度的增加可以进一步改变海表的潜热释放和风场，进而改变降水等大气过程，并对整个气候系统产生影响。叶绿素对上层海洋的影响的研究主要集中于热带地区，对于中高纬度研究相对较少。观测表明西北太平洋黑潮延伸体附近的叶绿素浓度和混合层深度均呈现很强的季节变化，而这一区域也是模态水形成区。本研究计划系统评估叶绿素加热作用对西北太平洋上层海洋的影响，重点分析其对海温、环流、混合、风场、降水等海气过程和副热带模态水作用。

叶绿素对上层海洋的影响的研究主要集中于热带地区，对于中高纬度研究相对较少。观测表明西北太平洋黑潮延伸体附近的叶绿素浓度和混合层深度均呈现很强的季节变化，叶绿素加热作用还有待于研究。利用海洋模式LICOM，通过对比不同的短波穿透方案的敏感性试验，主要评估了四个方面的内容。（1）热带东南印度洋叶绿素浓度年际变化对IOD的影响，并通过热收支分析进行机制分析。跟气候态叶绿素浓度试验相比，具有年际变化的叶绿素浓度试验可以减弱IOD振幅约6%。（2）对全球叶绿素加热作用进行分析，通过热收支分析，找出其影响机制并归类。叶绿素加热作用具有一定的季节变化，且南北半球呈相反的趋势。在对应半球的春季到秋季，叶绿素的存在加热SST，而在对应半球的冬季，叶绿素的存在使SST降温。另外， 具有相同动力过程的海区叶绿素加热作用也相似。（3）评估了叶绿素加热作用对西北太平洋海温、环流和混合层深度等的影响。叶绿素加热作用也具有显著季节变化，在夏季混合层较浅时，增温明显，对混合层的影响不大，而在3-5月混合较强时，降温明显。可使MLD约变浅15-20m。 （4）评估了叶绿素加热作用对西北太平洋模态水潜沉率的影响，发现叶绿素的存在可以增大西北太平洋模态水的潜沉率（约增大4-8m/年）。