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图1. 北部湾水团季节分布及其向北部湾供应营养盐的概念图
北部湾是位于南海西北部一个半封闭海湾，生产力较高，是我国重要的渔场和天然海水养殖基地。但令人惊讶的是，无论是基于现场调查还是卫星遥感图像均发现，北部湾中部（相对远离人类活动）在冬末春初时期频繁地出现藻华，甚至是赤潮，这是人为驱动因素难以解释的现象。
（1）利用水同位素定量分析北部湾水团季节性入侵及其对营养盐的影响
针对上述问题，通过2018年夏季（7月）、秋季（10月）和2019年冬季（2月）北部湾航次（调查范围从广西近岸向南延伸至海南岛西部，向东延伸至琼州海峡东部）的现场调查，利用水的稳定同位素示踪并量化了北部湾水团季节分布及其向北部湾供应的营养盐（图1）。研究发现，北部湾近岸流、南海水和粤西沿岸流是主要影响北部湾海水的3个水团，它们的分布呈现季节性变化，雨季主要以北部湾近岸流贡献为主（夏季占43%，秋季占45%），旱季则转变为南海水入侵为主（占57%）。相应地，雨季北部湾海水的营养盐主要来源于北部湾近岸流（夏季占52-68%，秋季占32-69%），而旱季则转变为粤西沿岸流输入为主（占36-69%），这说明北部湾常年具有稳定的外源营养盐维持当地的生产力。此外，北部湾海水的营养盐在冬季转变为粤西沿岸流供应为主，这可能是刺激中部藻华发生的关键因素。尽管国内外在水同位素示踪水团研究方面取得了一定进展，本研究创新性的结合了其他理化参数，量化认识了水团过程及分布对海洋生态环境的影响，这为区域以及全球元素生物地球化学过程的研究提供了新的见解。
（2）外部动力机制控制北部湾离岸周期性藻华
基于上述的研究，我们发现冬季北部湾营养盐主要由粤西沿岸流供应为主，为进一步揭示冬末春初北部湾中部藻华频繁发生的机制，通过结合现场航次调查和卫星遥感长期数据（1981-2022）以及多个数据源，发现北部湾的周期性离岸藻华是由锋面活动和水团动力学（垂直混合和粤西沿岸流）的营养供应驱动的。在年际尺度上，受气候变化影响（海表面升温），北部湾海洋锋面强度在过去40年显著增强。并且，拉尼娜年份的周期性近海水华明显强于厄尔尼诺年（图2），因为在拉尼娜年，粤西沿海洋流更强，提供了更多的营养物质。这说明，北部湾离岸藻华的强度和范围与锋面强度无关，主要由内部强迫（锋面和粤西沿岸流的营养盐供应）直接驱动的，而内部强迫则是由外部强迫（ENSO活动）控制的（图3）。尽管我们很难预测未来北部湾大规模藻华事件的发生，但随着全球气候变化，北部湾海洋锋面活动的增强是会导致这种可能性的增加，尤其是在拉尼娜年份粤西沿岸流增强期间。
陈法锦教授领衔的研究团队主要从事海洋生物地球化学与物理过程耦合方面的研究，在碳、氮等生源要素的海洋生物地球化学过程对动力过程研究取得了一系列创新性成果。本次在Journal of Geophysical Research: Oceans上发表的系列成果第一作者均为博士研究生劳齐斌，通讯作者为陈法锦教授，该研究工作由国家自然科学基金项目资助。
图2. 厄尔尼诺和拉尼娜年份北部湾风速、海面异常高度、温度梯度和叶绿素的对比
图3. 北部湾离岸周期性藻华机制
论文发表：
Lao, Q., Zhang, S., Li, Z., Chen, F.*, Zhou, X., Jin, G., … & Lu, X. (2022). Quantification of the seasonal intrusion of water masses and their impact on nutrients in the Beibu Gulf using dual water isotopes. Journal of Geophysical Research: Oceans, 127(7), e2021JC018065. https://doi.org/10.1029/2021JC018065
Lao, Q., Liu, S., Ling, Z., Jin, G., Chen, F., Chen, C., & Zhu, Q. External dynamic mechanisms controlling the periodic offshore blooms in Beibu Gulf. Journal of Geophysical Research: Oceans, e2023JC019689. https://doi.org/10.1029/2023JC019689
信息来源：广东海洋大学。
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