- 冬季:物理扰动主导,Chl-a 表层浓度下降,生态结构受损但功能维持。
- 夏季:资源限制主导,扰动机制缺失,系统维持稳定,无显著异常。
冬季 vs 夏季 MHW-LChla 生态响应机制对比分析
本节综合分析黄渤海地区在冬季与夏季发生 MHW-LChla 复合事件时的响应机制差异,重点从背景状态、物理驱动、生态响应三个层面展开,揭示负异常是否产生及其主导机制的季节性控制因素。
一、生态背景状态对比
项目 | 冬季 | 夏季 |
---|---|---|
Chl-a 本底浓度 | 高(1.5–3.0 mg/m³) | 低(<1.0 mg/m³) |
NPP 水平 | 近岸高值,维持1500–2000 mg/m²/day 以上 | 全区低值(<1500 mg/m²/day) |
SST 水平 | 低(<10°C) | 高(24–28°C) |
光照强度 | 弱(冬季日照低) | 强(夏季高光照) |
营养盐供应 | 丰富(深混合+上涌) | 匮乏(已消耗) |
NPP 气候态图像显示,冬季北黄海和近岸仍具有较高的初级生产力,反映营养条件好、生物活动强,生态系统处于“资源充足但受光温限制”的生产活跃状态;而夏季则普遍处于生产低谷期,生态系统进入资源耗竭后的低产稳态。
二、物理扰动与混合过程对比
驱动因子 | 冬季 | 夏季 |
---|---|---|
风速变化 | 增强(1–1.5 m/s) | 减弱(趋稳) |
MLD变化 | 加深(达55–65 m) | 维持浅层(10–20 m) |
水体结构 | 深层混合,扰动强 | 成层稳定,扰动弱 |
SST异常 | 升温+1~2°C,但仍低温限制 | 升温+1~2°C,落在适温区 |
冬季复合事件叠加强风场 → 触发深混合;夏季扰动条件缺失,水体结构稳定。
三、生态响应路径差异
响应变量 | 冬季 | 夏季 |
---|---|---|
Chl-a 响应 | 强负异常(–0.4 至 –0.6 mg/m³) | 异常微弱或接近0 |
NPP 响应 | 多数近岸区域维持较高气候态值(~1500–2000) | 全区处于年内最低值期 |
主控机制 | 混合层加深 → 稀释 + 光照限制 | 温光匹配 + 营养限制 → 稳定 |
生态功能性 | 表层浓度下降,生态功能未崩溃 | 资源限制主导,生态稳态 |
冬季浮游植物受深混合稀释、光照不足限制,Chl-a 异常显著;夏季缺乏扰动链条,温光匹配良好,系统维持低产稳态,无强负响应。
四、综合总结
冬季与夏季 MHW-LChla 复合事件的生态响应存在显著季节性差异,其核心在于背景态与物理扰动是否协同触发生态系统的非线性变化。在冬季,风速增强和混合层显著加深将浮游植物输送至透光层以下,光照受限叠加 SST 未达浮游植物光合激活阈值(~10°C),使其难以重新聚集于表层,形成明显的 Chl-a 负异常。而年平均与月 NPP 气候态表明,冬季近岸区域依然维持较强的生产潜力,提示尽管表层结构被扰动,系统的整体生态功能未崩溃,表现为“结构扰动型负响应”。
相较之下,夏季生态系统处于营养耗竭与光温最适状态下的低产稳态。NPP 气候态图像显示,系统整体生产力下降至1000–1500 mg/m²/day,扰动机制缺位、水体稳定、浮游植物聚集结构未遭破坏。MHW 升温也未打破浮游植物代谢的最适温度区间,缺乏形成负异常的触发因子,生态系统对极端事件表现出稳定性强、响应迟钝的特点。
冬季:物理扰动主导,Chl-a 表层浓度下降,生态结构受损但功能维持。
夏季:资源限制主导,扰动机制缺失,系统维持稳定,无显著异常。