区域气候变化背景下南海叶绿素浓度时空变异特征及其成因研究

The regional thermal and dynamic processes contribute a lot to the evolution of chlorophyll-a (Chl-a) concentration in the South China Sea (SCS). It is of great importance to investigate the temporal and spatial variations of Chl-a concentration under climate change. Moreover, an in-depth analysis of the impact of ocean thermal and dynamic processes on the Chl-a variations will in turn facilitate studies in the global climate variability and ocean ecological environment evolution。.??Based on the multi-source satellite remote sensing data historical observations, and the in-site observations, this study proposes to combine the usage of statistical analysis and numerical modeling to examine the variations of Chl-a concentration in the SCS influenced by three perspectives: 1) pure El Ni?o-Southern Oscillation (ENSO) with different types (including the eastern Pacific El Ni?o and the central Pacific El Ni?o), 2) pure Indian Ocean Dipole (IOD, including the positive and negative IOD Modes) and 3) co-occurring ENSO and IOD events. The present research will investigate both the horizontal and vertical structures of Chl-a concentration and their variations driven by the regional thermal and dynamic processes. The responses of Chl-a concentration and physical environmental parameters to climate change will also be explored in this research at multiple time-scales from intraseasonal to interannual. The proposed research will thus be devoted to provide research foundations to the ecological environment evolution and forecasting of the SCS under climate change.

南海叶绿素浓度在海洋热力和动力过程作用下表现出复杂的多时空尺度变化特征，深入分析其时空变化规律并揭示海洋热力、动力过程对叶绿素浓度时空变异的影响，对于认识全球气候变化、区域海洋响应及海洋生态环境演变具有借鉴意义。.本项目拟以多源卫星遥感资料和历史常规观测资料分析为主，辅以海上现场观测和数值模拟等手段，研究不同类型ENSO（东部型和中部型）、正负IOD模态以及ENSO与IOD联合模态影响下，南海区域大气和海洋环境场的变化特征，尤其是海洋的热力与动力过程变化特征，探讨叶绿素浓度水平和垂向结构的多时间尺度变异特征及其形成机制，并重点从季节内、季节以及年际等不同时间尺度揭示南海叶绿素浓度对区域气候变化的响应特征和机制，以进一步提升对气候变化背景下南海生态环境演变规律的认识水平。

基于多源卫星遥感和现场观测获得的叶绿素浓度、海面风场、海表温度、海面高度异常及地转流资料，研究了南海区域大气和海洋环境场的变化特征，尤其是海洋的热力与动力过程变化特征，进而重点分析了南海西部叶绿素浓度的时空分布特征及其与相关物理环境要素的关系，并对夏季南海西部出现的叶绿素浓度高值带的空间分布规律进行了较为深入的探讨。. 本研究重点从季节内、季节以及年际等不同时间尺度揭示南海叶绿素浓度对区域气候变化的响应特征和机制，结果显示，南海西部叶绿素浓度除了呈显著的季节变化外，在年际尺度上，叶绿素浓度主要受厄尔尼诺-南方涛动信号的调制。此外，由于不同季节风速和海表温度的年际变化，不同季节的叶绿素浓度也表现出年际变化，在夏、冬季该特征尤其明显。. 夏季，南海西部的叶绿素及营养盐在海流的作用下离岸输送，形成叶绿素浓度高值带，其分布与东向急流位置基本一致。本研究分析了高值带在年际尺度与季节内尺度的变化特征及影响因素，结果表明，高值带分布主要受13°N以南海域风场的调控，且滞后风场一周。在年际尺度上，当13°N以南海域受异常东北风（西南风）控制时，高值带位于其多年平均位置以北（南）；此外，1998年至2012年，高值带纬度位置有明显南移的趋势，而风场存在明显增强的趋势。在季节尺度上，本文分析了2000年特例，受Maddan-Julian Oscillation（MJO）影响，2000年夏季南海西部风速经历了季节内增强和减弱的过程，当西南季风增强，异常西风导致越南东南部沿岸地转流流向由东北向转变为东向，因此高值带呈东向分布；随后，西南季风减弱，沿岸地转流流向由东向恢复为东北向，同时，高值带也逐渐恢复至东北向分布。. 本研究的结果进一步提升了气候变化背景下南海生态环境演变规律的认识水平。