近日，廈門大學海洋與地球學院、近海海洋環境科學國家重點實驗室江毓武教授團隊在臺灣海峽多尺度動力過程研究方面取得新進展，相關成果分別以“ENSO and PDO-related interannual and interdecadal variations in the wintertime sea surface temperature in a typical subtropical strait”和“Off-coast Phytoplankton Bloom in the Taiwan Strait During the Northeasterly Monsoon Wind Relaxation Period”為題，發表于國際期刊Climate Dynamics與Journal of Geophysical Research–Oceans。該研究成果顯著提升了對臺灣海峽海-氣相互作用及動力-生態耦合過程的科學認知，對于臺灣海峽水溫長期演變趨勢預測及赤潮預警具有重要意義。
臺灣海峽是中國大陸沿岸冬季海表溫度年際-年代際變率最為顯著的區域，其冬季海表溫度在1982至1999年呈現上升趨勢，在1999至2014年呈現下降趨勢，變化幅值達到約1 °C/十年，為鄰近海域的4倍之多（圖1）。同時，臺灣海峽冬、春季葉綠素含量整體呈現相對低值，且主要分布于大陸近岸海域。但走航和遙感觀測資料顯示，臺灣海峽東北風松弛時，天氣尺度的藻華現象可發生于大陸沿海的離岸海域，呈現明顯的亞中尺度斑塊狀結構。
本研究重點關注兩部分內容，其一為太平洋年代際振蕩（Pacific Decadal Oscillation, PDO）和厄爾尼諾–南方濤動（El Ni?o–Southern Oscillation, ENSO）等大尺度氣候信號如何調控臺灣海峽冬季海表溫度的時間變化；其二為亞中尺度不穩定等鋒面動力過程對臺灣海峽冬、春季離岸藻華發生的影響及其動力機制。
為探究大尺度的PDO和ENSO信號對臺灣海峽海表溫度低頻變率的影響，本研究使用濾波的方法，將海表溫度時間序列分為三種不同時間尺度的信號，即年際信號、年代際信號和長周期信號（與全球變暖相關）。研究表明，在PDO正相位期，臺灣海峽海表溫度受到PDO的顯著控制；而在PDO負相位時期，海峽海表溫度受到ENSO的顯著控制。在PDO正相位時期，北太平洋海域可以發展明顯的海表壓強偶極子，從而產生歐亞大陸東部沿岸的沿岸風異常，進而通過影響東亞冬季風和北太平洋亞熱帶環流影響臺灣海峽冬季海表溫度變化；相較而言，在PDO負相位時期，上述北太平洋的信號對臺灣海峽的影響減弱，熱帶太平洋通過與ENSO有關的氣旋或反氣旋異常的北移影響東亞（包括臺灣海峽）海域海表溫度的年際變化。綜上，由于1982至2014年的PDO主要呈現正相位，臺灣海峽顯著的增溫和降溫趨勢主要受到PDO和長周期的全球變暖的信號控制。
圖1.研究區海溫(SST)變化趨勢(來自OISST數據，°C/年)：1982-1999年(a)和1999-2014年(b)。藍色實線代表150米等深線。紅色虛線框表示臺灣海峽區域。c) 1982 - 2021年臺灣海峽海溫異常(TS-SSTa)時間序列。
通過綜合利用走航觀測、數值模擬和衛星遙感等多種技術手段（圖2），本研究揭示了離岸藻華發生的物理環境條件以及其中的亞中尺度鋒面不穩定動力機制。走航與遙感數據的合成分析和自組織映射分析表明，海峽離岸藻華通常伴隨東北季風的松弛而發生于沿海峽的鋒面海域，同時呈現明顯的硝酸鹽沿等密線離岸輸運和近表層水體層化特征。高分辨率走航數據的分析與耦合模擬結果的診斷顯示，亞中尺度鋒面對稱不穩定和斜壓不穩定在臺灣海峽鋒面處均活躍存在，可以顯著促進海峽離岸藻華的發生與發展。
圖2 模擬區域及水深：粗網格(a)、細網格(b)；多年平均初春海表葉綠素分布(c)，2015年3月31日-4月4日的葉綠素分布(d)。
兩篇論文的第一作者分別為廈門大學海洋與地球學院博士生張義敏和趙中華，通訊作者均為江毓武教授，共同作者包括美國普林斯頓大學廖恩惠博士、Leo Oey教授，廈門大學黃邦欽教授以及中山大學盧文芳副教授。該研究獲得國家重點研發計劃項目（2018YFC1407502）和國家自然科學基金項目（U1805241、41876004）的聯合資助。
論文來源及鏈接：
Zhang, Y., Z. Zhao, E. Liao, and Y. Jiang (2022), ENSO and PDO-related interannual and interdecadal variations in the wintertime sea surface temperature in a typical subtropical strait, Climate Dynamics, doi:10.1007/s00382-022-06270-9.
https://link.springer.com/article/10.1007/s00382-022-06270-9
Zhao, Z., Oey, L.-Y., Huang, B., Lu, W., & Jiang, Y. (2022). Off-coast Phytoplankton Bloom in the Taiwan Strait During the Northeasterly Monsoon Wind Relaxation Period. Journal of Geophysical Research: Oceans, 127, doi.org/10.1029/2022JC018752.
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2022JC018752
供稿：趙中華、張義敏、江毓武
編輯：蘇穎
審核：胡建宇、莊偉、劉志宇、唐騰鳳
