【机制】夏季 MHW-LChla 复合事件期间 Chl-a 负异常偏低

夏季黄渤海虽然经常发生 MHW,但由于生态系统已处于“光温最适 + 营养极度限制”的低产稳态中,NPP 维持在气候态低位(<1500 mg/m²/day),Chl-a 本底浓度低,且水体结构稳定,缺乏扰动链条激活条件。MHW 叠加升温未造成温度胁迫,也未促进生长,因此 Chl-a 未表现出任何异常响应。这一特征表明:夏季生态系统的响应主要受限于营养,而非物理扰动或热力胁迫,系统对 MHW 表现出高度稳定性与弱敏感性。


1. 背景状态:Chl-a 本底浓度自然偏低,系统处于低产期

  • 夏季黄渤海处于 Chl-a 年内低值期,表层浓度常低于 1 mg/m³;

  • NPP 年与月气候态图像显示:6–8 月区域生产力显著下降,NPP 主体值多集中在 1000–1500 mg/m²/day,远低于春季或秋季高值;

  • 北黄海和近岸区虽略高,但整体区域呈现“中心低、边缘中”的格局;

  • 这一空间格局说明系统处于“资源限制下的低产稳态”,浮游植物受控于营养盐耗竭,而非温度或扰动因素;

  • 结论:即使发生 MHW,浮游植物生长本就受限,难以再降低,因而不形成负异常。


2. MHW 升温落在适宜范围,不构成生理胁迫

  • 夏季 SST 本已高达 24–28°C;

  • 即使 MHW 叠加升温 1–2°C,仍处于浮游植物最适代谢温区(20–30°C);

  • 升温并未造成限制,也未激活系统响应,浮游植物光合潜力未改变;

  • 温度变化无法打破当前“低产稳态”的基础结构


3. 稳定水体结构阻断扰动链条

  • 夏季风速大幅减弱,混合层深度浅(MLD 仅 10–20 m);

  • 水体强烈分层,缺乏混合作用将浮游植物稀释至光照不足层的动力

  • 与冬季“风速增强 + 深混 + 光照限制”三因子协同形成强负异常不同,夏季缺乏物理触发条件


4. 生态系统响应机制为“平衡维持型”

  • 浮游植物分布集中于透光层,代谢效率稳定但受营养限制;

  • NPP 气候态中夏季低值持续时间长、区域广泛,表明系统已处于营养耗竭主导的稳定低功能态;

  • MHW 边际影响未能突破这一稳定状态,因而系统无显著结构或功能响应


5. 总结结论

夏季黄渤海虽然经常发生 MHW,但由于生态系统已处于“光温最适 + 营养极度限制”的低产稳态中,NPP 维持在气候态低位(<1500 mg/m²/day),Chl-a 本底浓度低,且水体结构稳定,缺乏扰动链条激活条件。MHW 叠加升温未造成温度胁迫,也未促进生长,因此 Chl-a 未表现出任何异常响应。这一特征表明:夏季生态系统的响应主要受限于营养,而非物理扰动或热力胁迫,系统对 MHW 表现出高度稳定性与弱敏感性。


与冬季 MHW-LChla 复合事件期间广泛存在的 Chl-a 强负异常不同,夏季尽管同样频繁出现海洋热浪(MHW)事件,黄渤海表层浮游植物却未表现出显著的异常性偏离。这种季节性的生态响应差异表明,Chl-a 负异常的形成并非由 SST 升高单一因子主导,而是需要风速、混合层深度、营养与光照等多种物理—生态过程的协同作用。在夏季背景下,系统缺乏触发异常的关键扰动机制,具体体现在以下几个方面。

首先,从生态背景看,夏季黄渤海本身处于浮游植物的年内低值期。春季浮游植物爆发后,水体中的营养盐逐步耗尽,系统进入“资源受限”的低产稳态阶段。Chl-a 浓度虽低,但属于气候态中自然波动的结果,而非异常性偏离。遥感反演的 NPP 年与月气候态图也表明,夏季区域净初级生产力整体偏低,普遍低于 1500 mg/m²/day,尤其在黄海南部和近岸区域形成广泛低值带。这一格局进一步印证:夏季生态系统在生物量和能量流动方面均处于自然低水平状态,具有较强的稳态性和低敏感性。

其次,MHW 所引发的升温并未打破系统平衡。夏季 SST 已普遍维持在 24–28°C,而浮游植物光合最适温区大多在 20–30°C,升温 1–2°C 不仅不构成胁迫,反而可能在个别区域略有促进作用。这与冬季“温度未破限”造成光合作用受抑的机制不同,夏季升温作用在生态响应中表现为中性或次要影响。

第三,夏季扰动机制缺失,浮游植物垂向结构稳定。风速显著减弱,混合层维持在 10–20 m 的浅层结构,水体强烈分层,无明显深混合过程发生。浮游植物长期稳定分布于真光层之内,不存在“下混稀释”或“光照受限”的风险。这意味着,即使发生 MHW,也不会通过扰动链条引发浮游植物分布结构重构,从而避免了冬季负异常所依赖的物理过程触发。

最后,从系统功能角度看,夏季黄渤海生态系统整体运行在“温光匹配但营养受限”的模式下,浮游植物生长主要受到氮、磷等限制因子的控制,而非温度或光照。表层 Chl-a 与 NPP 水平均处于年内低值范围内,但系统变化幅度小,结构与功能均保持稳定,生态过程未出现偏离气候态的趋势。

综上所述,夏季即便存在 MHW,黄渤海生态系统由于其本底浓度偏低、温度适宜、扰动微弱以及营养受限等多重特征,并未具备形成 Chl-a 强负异常的环境基础。这一响应差异突出表明:极端气候事件是否能触发显著生态效应,依赖于扰动因子的强度与背景生态状态的耦合匹配,具有显著的季节性门控效应。在机制模型构建中,应充分考虑这一“背景态-扰动阈值”耦合框架对生态响应路径的调节作用。

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