气候调节的上升流驱动了洪堡群岛沿海系统中浮游植物的变化及其生物量的连通性

《Scientific Reports》：Climate-modulated upwelling drives phytoplankton variability and biomass connectivity in the Humboldt Archipelago coastal system

　　

摘要

由浮游植物生物量（叶绿素-a，Chl）驱动的海洋生产力维持了洪堡群岛（29°S）的生物多样性、渔业和生态系统服务。该群岛具有强烈的水深梯度以及一条海底峡谷，这些因素形成了复杂的环流模式，可能影响浮游植物的聚集。尽管上升流全年都在发生，但其效率会受到区域大气强迫和大规模气候模式（包括厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）和太平洋经向模态（PMM））的影响而发生季节性和年际变化。我们研究了局部水文结构、上升流动态和气候变异性如何相互作用，以调节科金博-洪堡上升流系统中的叶绿素变异性和生物量分布。为此，我们在2022年11月至2024年12月期间，在同一固定地点进行了21次近乎每月一次的CTD-荧光剖面测量，并结合了卫星观测和大气数据进行分析。叶绿素变异性通过分层广义加性模型进行建模，其中基础物理模型解释了80%的叶绿素偏差；而加入太平洋经向模态后，这一比例提高到了约84%，显著提升了模型性能。季节性叶绿素变异性主要与混合层深度变浅和中等强度的艾克曼输运有关，表明短期物理强迫对其有显著影响。相比之下，太平洋经向模态与艾克曼输运的相互作用表明，上升流的效率取决于大规模气候背景。卫星观测还显示，浮游植物生物量会从科金博湾系统周期性地向群岛输送。这些结果表明，气候模式调节了局部上升流的效率，从而影响了东南太平洋生物多样性最丰富的沿海区域之一的浮游植物动态。