【典型事件 2】复合-非复合事件区间各变量差异

1. Wind(风速异常)

Compare_comp_vs_noncomp_Wind

在所有四个区域中,复合事件期间的风速普遍低于非复合事件,尤其在A、B、D区域呈现持续性的负偏离:

  • A/B区:复合事件前中期风速异常呈现明显负值,表明局地风应力减弱,有利于水柱稳定与热分层形成。
  • C区:风速差异不甚显著,但复合事件期间波动更小。
  • D区:复合事件期间风速最低,为潜在混合受限提供证据。

风速下降可减少表层扰动,限制垂向混合与营养补给,间接推动Chla下降与Im减弱,是典型的物理前驱因素之一。


2. SST(海表温度异常)

Compare_comp_vs_noncomp_SST

复合事件期间 SST 在四个区域均高于非复合事件,体现出一致的热浪信号:

  • A/B区:SST维持1~1.5°C的正异常,时间跨度广,指示持续强烈的热浪影响。
  • C区:正异常集中在事件前后,幅度大(>2°C),但持续性略弱。
  • D区:SST在复合事件中段升至局部峰值,表明海温主控的显著性。

高SST增强热分层强度,压抑底层冷水上翻,破坏营养供应链,构成Chla下降的重要背景场。


3. Chla(叶绿素 a 异常)

Compare_comp_vs_noncomp_Chla

复合事件对应的 Chla 异常在四个区域均显著低于非复合事件,负异常的幅度与时间分布表现出空间异质性:

  • A 区:中后期 Chla 负异常最显著,反映生产力下降对持续热浪的响应。
  • B 区:从事件前期即开始下降,负异常维持长达一个多月。
  • C 区:事件窗口前后 Chla 持续为负,最低达-0.5 mg/m³,指示生产系统的系统性抑制。
  • D 区:负异常集中于事件中心,随后逐步恢复。

解释:Chla 作为初级生产力代表,明显的复合事件期间下降响应表明其对高温+混合受限极为敏感,是生态系统失衡的重要指征变量。


4. PAR(光合有效辐射)

Compare_comp_vs_noncomp_PAR

与其他变量相比,PAR在复合与非复合事件间的差异较小,但仍呈现区域性趋势:

  • A区:复合事件期间PAR最低,可能受到局地天气(如持续阴雨)影响。
  • B/C区:总体波动同步,非复合事件略高。
  • D区:复合事件期间PAR略高,提示光照本身不构成限制因子。

解释:在大多数区域,PAR变化不具决定性,但可能影响Im形成并间接调控Chla响应,作用为次级限制。


5. Zeu/MLD(透光层深度与混合层厚度比)

Compare_comp_vs_noncomp_ZeuMLD

复合事件期间Zeu/MLD普遍高于非复合事件,表明表层光照条件相对改善,但也隐含混合层压缩风险:

  • A/B区:Zeu/MLD在复合事件期间升至>1,浮游植物大部分生物量仍位于透光层内。
  • C区:比值同样较高,但变化幅度小。
  • D区:差异最小,复合事件期间Zeu/MLD接近1,为潜在光照限制边界。

解释:Zeu/MLD并非直接反映光照强度,而是表层水团结构和浮游植物光环境的综合指标。比值升高可能意味着热浪强化表层光照,但也警示营养供给不足。


6. Im(单位面积综合光能)

Compare_comp_vs_noncomp_Im

Im 作为综合指示指标(PAR × Zeu/MLD),在复合事件期间全线偏低,尤其在Chla抑制显著区域更为突出:

  • A区:复合事件期间Im下降至谷底,约低于非复合事件30%。
  • B区:前期下降迅速,后期未能完全恢复。
  • C区:变化幅度次于A/B区,但仍呈持续下降趋势。
  • D区:Im整体水平偏低,差异最小,表明该区始终处于边际光照状态。

解释:Im的降低整合了辐照、透明度、混合深度三者变化,揭示复合事件中浮游植物生产潜力的系统性下降,是Chla下降的直接限制因子。


总结比较

变量 A区 B区 C区 D区
Wind 下降明显 持续偏低 波动小 显著下降
SST 明显升温 长期偏高 短时极值 高峰中段
Chla 中期抑制 早期下降 全期负异常 中期谷底
PAR 持续较低 波动回升 差异较小 复合略高
Zeu/MLD 光照充足 混合浅表 整体稳定 临界水平
Im 强烈下降 前期下探 平稳偏低 低水平稳定

🌊 扩展分析:多变量耦合与控制链条

🔹 热浪主导的物理–生态耦合链条

在所有区域,海表温度(SST)上升是复合事件的核心背景。SST升高引发以下一系列链式反馈:

  1. 热分层增强MLD变浅
  2. 混合受限营养盐补给下降
  3. 营养限制加强Chla显著下降
  4. 同时,低风速(Wind↓)进一步强化热分层
  5. Zeu/MLD升高表明光照相对充足,但并未转化为Im增加,反而整体下降;
  6. 表明光照–营养协同限制机制下,营养因素为主导瓶颈

这种机制链条在A/B/C三区域均表现为较强,C区尤为典型,说明其为物理控制强、响应敏感区域。


🔹 PAR 与 Zeu/MLD 解耦现象

尽管复合事件期间部分区域的PAR水平与非复合事件差异不大,但其对光照环境的转化能力(即Zeu/MLD × PAR = Im)表现出区域差异:

  • A区:低PAR与高Zeu/MLD叠加,形成Im双重下降,Chla下降最为剧烈;
  • D区:PAR与Zeu/MLD均无明显异常,Im偏低说明是整体生态系统效率低,而非事件扰动导致。

🔹 生态“压制”与“韧性”区域

从耦合反馈角度看:

  • 高耦合敏感区(如C区)
    • 表现出物理控制与生态响应高度同步,事件冲击后恢复慢,系统“脆弱”;
  • 低耦合/高韧性区(如D区)
    • 尽管变量呈现一定趋势,但幅度小、系统处于相对低生产力基线,事件冲击效应不强。

🧾 一句话总结:

复合事件通过“SST上升–混合抑制–营养限制–Chla下降”链式过程系统性重塑了近岸海域生态环境,其影响在高生产、高变动区域(如A/B/C区)尤为显著,D区则表现出相对稳定与生态韧性,Im作为整合性指标清晰揭示了能量与结构共同下降的生态反馈路径。

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