导读

赤潮是常见的海洋灾害，而海水温度是影响赤潮生消过程的重要理化参数之一。前人工作大多集中在海水温度对赤潮影响方面，但对其逆向影响机制研究尚不多见。本文以2021年2月中旬发生在北部湾的一次大面积夜光藻赤潮为例，利用气象卫星（Himawari-8）遥感数据，并结合再分析气象及模式数据，从气象、海洋动力过程及海洋生态效应角度对赤潮期间的海表异常增温现象进行了研究，并探讨了其形成机制。这对深入理解赤潮与海水温度之间的相互影响关系具有重要意义。

相关研究结果于2023年4月18日在Science合作期刊Ocean-Land-Atmosphere Research上发表。

图1 图形摘要

研究结果

现场调查显示，赤潮发生海域表层水体中含有大量的生物有机黏液，赤潮水体颜色呈现为红褐色；卫星遥感数据表明，赤潮爆发海域在当地时间10:00至19:00出现海表异常增温现象，最大异常增温幅度约2.9℃；14日当天的风场较弱、物理海洋过程较稳定，赤潮海域的海洋向外辐射低于正常海域；数值计算表明，赤潮藻类呼吸效应对海表温度异常的贡献较弱；模型计算表明，赤潮海域加热层厚度 (0.76 m<ΔH<0.91 m) 比正常海域 (ΔH>1.19 m) 小。

基于上述结果，我们认为赤潮导致海表异常增温的形成机制可能是：赤潮藻类释放的大量生物黏液在海面形成油膜效应，抑制了海气界面的长波辐射、感热通量和潜热通量，增加了海洋表层水体的粘度，减弱了上层海水的混合，减小了赤潮区海洋加热层的厚度，导致更多的热量积聚于较薄的海洋加热层进而引起表层赤潮水体的异常增温。

图3 （a）北部湾2021年2月14日赤潮区域与正常区域的海表温度时间变化曲线，其中红色框区为用于计算海表加热层的时间区间；（b）北部湾2021年2月14日15:00与10:00间的海表加热层厚度的空间变化

总结与展望

本项研究结果表明，在适宜的风场、海洋动力场条件下，赤潮过程在海面形成的生物有机粘液膜可以引起海表温度升高。这层有机粘液像油膜一样覆盖于海表，不仅可稳定其下的水体，减小海水向下的导热性及海表热量作用层的厚度，同时也对海洋的向外辐射如长波辐射、感热通量、潜热通量起抑制作用，以至于更多的热量作用于更薄的水层进而引起温度异常升高。基于真实的赤潮环境条件，使用更复杂的模型准确模拟赤潮生物形成的有机粘液-海水混合层的厚度，确定有机粘液与海水混合后水体的比热容等，有望获得更准确的研究结果。

文章标题：

The Mechanism Driving a HAB-Induced SST Warming Anomaly: A Case Study in the Beibu Gulf

文章作者：

Shaoqiong Fu, Jingsong Yang, Xiulin Lou, Dingtian Fu and Jiaxue Wu

文章摘要：

Water temperature is one of the most important factors that affect the occurrence of harmful algal blooms (HABs). Characteristics of sea surface temperature (SST) variability related to a Noctiluca scintillans bloom were analyzed with Himawari-8 data in the Beibu Gulf during mid-February 2021. An SST warming anomaly was found around the bloom area from 10:00 to 19:00 local time, with a peak temperature of 24.3 °C at 15:00, which was 2.9 °C higher than the surrounding normal sea water. The possible formation mechanism of the HAB-induced SST anomaly was studied in this work by integrating meteorological, ocean dynamics, and ecological processes. During the HAB event, the sea surface was covered by biological mucilage. A model that considered the net heat flux, heat capacity, density of seawater, and temperature variation was established to estimate the thickness changes (ΔH) in the marine heating layer during the HAB event. The model results show that the heating layer thickness of the HAB area (ΔH between 0.76 m and 0.91 m) was smaller than that of the non-HAB area (ΔH > 1.19 m). The SST anomaly in this study might be caused by a thinner and warmer marine heating layer that is related to the biological mucilage on the surface of the HAB area.

文章引用：

Fu S, Yang J, Lou X, Fu D, Wu J. The Mechanism Driving a HAB-Induced SST Warming Anomaly: A Case Study in the Beibu Gulf. Ocean-Land-Atmos. Res. 2023;2:Article 0008.

https://doi.org/10.34133/olar.0008

OLAR简介

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