海洋中的浮游植物可增大西北太平洋副热带模态水和中部模态水的潜沉率

海洋生物-物理过程的交互作用是当前海洋研究的热点话题，海洋中的浮游植物不仅是被动的受动力过程影响，还可以改变辐射加热的垂直分布，进而影响海温、环流、海水密度和混合层深度等。西北太平洋黑潮延伸体附近的混合层深度在3月份达到最深，形成垂向均一的水体，称为模态水。混合层于4月份迅速变浅，这些垂向均一的水体随东南向的Sverdrup流潜沉到温跃层。模态水能记忆冬季海水特征，可能会在次年冬天重新进入混合层。因此，理解海洋生物对模态水特征及潜沉率的影响，对海气相互作用研究具有重要意义。

近期中国科学院大气物理研究所刘海龙研究员团队利用LICOM海洋环流模式试验，采用两种不同的短波穿透方案（含有叶绿素和不含叶绿素），研究了叶绿素吸热对西北太平洋海温、密度和混合层深度的影响，并分析了其对模态水特性和潜沉率的影响。西北太平洋30-40°N间的叶绿素浓度在4月份达到最大值。研究表明，叶绿素吸热可使26.0-26.4 kg m-3密度层的模态水潜沉率增加约5-10%。潜沉率的增加主要是由于侧向潜沉增大导致（约5-15米/年），垂向输送的贡献较小。拉格朗日追踪粒子路径表明，侧向潜沉增大不是由于粒子水平方向位置的变化导致，而是由于叶绿素吸热导致混合层水平梯度增大导致。该研究首次提出了叶绿素吸热对模态水潜沉率的影响，为进一步理解海洋生物-物理交互作用奠定了基础。

上述研究成果近期发表于Frontiers in Marine Science上。

图1 左图为纯水试验的（a）垂向输送，（b）侧向潜沉，（c）总潜沉率；右图为叶绿素试验的（d）垂向输送，（e）侧向潜沉，（f）总潜沉率。