近日，上海交通大学海洋院学博士研究生李爽兆以第一作者身份在Journal of Geophysical Research: Oceans发表题为“The role of fronts in horizontal transports of the Changjiang River plume in summer and the implications for phytoplankton blooms”的研究论文，上海交通大学海洋学院为第一单位。论文通讯作者为上海交通大学海洋学院的张召儒副教授和周朦教授，共同作者包括上海交通大学王楚宁博士、华东师范大学河口海岸学国家重点实验室吴辉研究员和上海交通大学钟贻森副教授。

图1. 模型覆盖区域及长江口地形。

      锋面过程往往伴随着浮游植物的聚集和藻华的爆发，是控制河口近海区域生物生产力分布和生态系统演化的关键动力过程之一。本研究基于区域海洋模式ROMS建立了长江口及邻近海域的高分辨率海洋环流模型（图1），并利用拉格朗日相干结构（LCSs）分析方法对模型模拟的表层流场进行研究，探讨了夏季长江冲淡水近域（near-field）和远域（far-field）锋面区域的水平输运特征和动力机制。

图2. 2017年7月5日及7月13日表层至5 m水深积分平均的日平均流场计算的后向FSLEs分布图。

图3. C1和C2断面观测和模拟盐度的垂向分布及合成Froude数曲线图。

      本研究基于2017年7月在长江口海域通过拖曳式走航观测系统得到的高分辨率观测结果，发现浮游植物主要聚集在近域锋面的向海一侧。通过数值模拟分析，发现该现象主要受两种物理机制的控制。

      第一种机制是锋面辐聚效应，可以从LCSs结果中锋面位置存在的输运屏障体现（图2）。无论是否考虑潮汐变化影响，输运屏障均出现于锋面区域。第二种机制是冲淡水动量的降低，落潮期间，在锋面向岸一侧，合成Froude数Fr>1，表明流动处于超临界状态，此区域包含浮游植物在内的物质会被急速向离岸方向携带；在锋面向海一侧，Fr<1，即冲淡水动量减小，变为亚临界流，此时冲淡水的滞留时间增长，有助于浮游植物在稳定的环境中生长（图3）。动量平衡分析结果显示，锋面向海一侧建立了地转平衡，意味着流动跨锋面分量减小，沿锋面分量增加，该过程也会促进物质在近域锋面的汇聚。在远域锋面区域，虽然也存在指征辐聚作用的输运屏障，但营养盐在远域已被大量消耗，藻华现象并不明显。结合拉格朗日粒子追踪结果可发现，近域锋面两侧的粒子全部来源于长江口；远域锋面内侧粒子来源于长江口，外侧来源于东中国海陆架区域，表明东中国海陆架表层水对长江口近域浮游植物量的影响较小。

      本研究由国家自然科学基金重点项目、国际合作研究项目、长江口海域共享航次项目和上海交通大学深蓝计划等共同资助。

论文链接：

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2022JC018541

本文来源：上海交通大学