阿拉伯海东南部热带气旋引起叶绿素爆发的机制

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热带气旋是发生在热带海洋上具有暖心结构的强烈气旋性涡旋。当海面营养盐匮乏时,北半球热带气旋的过境可能会造成叶绿素的大爆发的现象。阿拉伯海作为“21世纪海上丝绸之路”的关键海域,相对于孟加拉湾热带气旋发生频率较少,因而未受到学者的过多关注。本文统计了自1998年至2019年生成于阿拉伯海东南部的热带气旋引起叶绿素爆发的情况,共计14例,有5例引起了叶绿素的爆发。本文以1998 ARB 06、2004 ARB 01以及相似路径2002 ARB 01和2018 Luban为例,利用再分析数据、卫星数据以及Argo浮标实测数据对其进行了探讨分析。结果表明:在1998 ARB 06、2004 ARB 01的实例分析中发现,反s型路径的热带气旋ARB 06通过阿拉伯海东南部海域后,出现了持续22天的叶绿素爆发现象。在研究区域环绕一周的热带气旋ARB 01通过阿拉伯海东南部海域后,出现了持续10天的叶绿素爆发现象。在热带气旋到达之前,ARB 06实例中深层营养盐主要受双温跃层阻碍难以上升到混合层,ARB 01实例中深层营养盐受单层温跃层阻碍难以上升到混合层。在过境后,ARB 06实例中浅层温跃层消失,深层温跃层由45.7 m变为76.5 m,ARB 01实例中温跃层由40 m变为79.33 m,混合层加深,上层海洋分层减弱。就热带气旋过境前后的海洋流场相对涡度发现,ARB 06实例中存在一个涡对,在两天周期的惯性振荡中,气旋性涡旋的涡度比反气旋性涡旋强,并持续10天以上,进而增强了55m以浅的强上升流。分析了ARB01实例中海洋涡对的相对涡度、罗斯贝数、水平拉伸度等动力学参数,发现在上下跃层的三天周期的交错式的惯性振荡中将深处营养盐源源不断的抬升到混合层中,上层海洋增强的冷涡主要发生在Box b的右侧,受此影响,强的垂直混合和上升流使得叶绿素的爆发主要发生在Box b的右侧。除此之外,研究发现由热带气旋所引发振荡而产生的垂直流切变不仅增强了垂直混合,而且对叶绿素爆发的分布起着重要作用。在热带气旋过境后,海洋发生了强烈的上升流和减弱的分层作用,温跃层以下的营养物质进入海洋上层引发了叶绿素的爆发。在对相似路径的热带气旋研究中发现,当它们过境阿拉伯海东南部时Luban引起了叶绿素爆发,但ARB 01并未能引起叶绿素的爆发。通过分析海气环境变化的响应以及相关动力学参数,发现弱的垂直风切变、反气旋涡的削弱,气旋涡的增强且长时间的维持容易使得跃层下方的营养盐运输到海洋表层。该论文有图43幅,表5个,参考文献70篇。
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