冷斑区作为藻华发生与迁移指示因子的潜力研究：以苏北浅滩为例

针对苏北浅滩西南黄海海域有害藻华（如绿潮和褐藻水华）年际位置与迁移路径多变、缺乏有效监测指标的问题，研究人员通过提取海表温度（SST）数据中的冷斑区（Cold Patches），系统分析了冷斑与浮游植物生长的时空关联。研究发现冷斑通过分隔不同性质水团和上升流结构，对藻华表现出"聚集效应"或"屏障效应"，为藻华发生与迁移预测提供了新指标，对生态灾害管理具有重要意义。

　　

在黄海西南部的苏北浅滩海域，每年春夏季节都会上演一场特殊的"海洋生态戏剧"——有害藻华（Harmful Algal Blooms, HABs）的周期性爆发。这片由辐射沙脊群形成的浅水区（水深不足30米），既是绿潮（Green Tides）的"发源地"，也是褐藻水华（Brown Tides）的"舞台"。然而，这些藻华每年出现的位置和迁移路径却像捉摸不定的"幽灵"，给监测预警带来巨大挑战。更棘手的是，传统监测方法难以捕捉藻华动态变化的关键驱动因子，导致生态灾害防控常常陷入被动。

面对这一难题，Huiyu Han团队在《Marine Pollution Bulletin》发表的研究另辟蹊径，将目光投向了一个曾被忽视的海洋现象——冷斑区（Cold Patches）。这些在春夏季节持续存在的低温水域（比周边低3-4°C），犹如镶嵌在温暖海面上的"蓝色拼图"。研究团队创新性地提出假说：这些冷斑可能隐藏着解开藻华时空分布规律的密码。

为验证这一假说，研究人员整合了2016-2022年的多源数据，包括Himawari-8卫星的日分辨率SST数据、GOCI的悬浮沉积物数据、以及现场航次的温盐深（CTD）和营养盐数据。通过地形位置指数（Topographic Position Index, TPI）量化冷斑强度，结合区域海洋模型系统（ROMS）模拟和拉格朗日粒子追踪技术，揭示了冷斑与藻华的三重关联机制。

3.1 案例1：冷斑位置调控绿潮迁移路径

通过分析2019年绿潮（Ulva prolifera）的周际变化发现，绿潮总是选择从苏北浅滩东部冷斑（ECPSS）和北部冷斑（NCPSS）之间的"走廊"向北迁移。当NCPSS较强时（如2012年6月上旬），绿潮被"阻挡"转向东北；而当NCPSS减弱时，绿潮则长驱直入海州湾。模型显示这种"路径选择"源于冷斑区上升流导致的表层辐散——犹如在水面设置了"流体屏障"。

3.2 案例2：叶绿素a边界与冷斑边缘的高度吻合

2016-2017年的卫星数据显示，高叶绿素a（Chl-a>1 mg/m³）区域的东边界与冷斑（TPI=-1°C）轮廓的Hausdorff距离（衡量相似度的指标）最小。垂直剖面揭示这种关联源于地形梯度处的上升流，将富含硝酸盐（NO₃^-）的底层冷水输送至真光层，支持了硅藻等浮游植物的生长。

3.3 案例3：褐潮关键种与冷斑核心区的重叠

Pelagophytes（褐潮优势种）的高Chl-a区域与ECPSS核心（TPI<-1.5°C）空间重叠。2018年时序分析显示，Pelagophytes的Chl-a浓度与TPI强度呈负相关（r=-0.6757），表明冷斑中心的低温特性（15-25°C）正适合这类微型浮游植物增殖。

这项研究的突破性在于首次系统阐释了冷斑区在藻华生态中的双重角色：对绿潮表现为"路径引导"的屏障效应，对褐潮则呈现"温床培育"的聚集效应。这种基于物理-生态耦合的发现，不仅为藻华预测提供了可操作性指标（仅需SST数据即可预判高风险区），更创新性地提出了"冷斑生态分区"概念。在实际应用中，卫星实时监测的冷斑动态可快速指导采样船队定位藻华暴发区，提升防控效率。

值得注意的是，研究还揭示了苏北浅滩藻华演替的物理驱动机制：5-7月绿潮消退后，冷斑区持续上涌的低温、高盐、贫氮水体，恰好为7-8月Pelagophytes的勃发创造了条件。这种"藻类演替接力"现象，为理解近海生态系统演替提供了新视角。未来，结合人工智能的冷斑-藻华耦合模型，或将开启有害藻华预测预警的新纪元。