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热带气旋(Tropical Cyclones,TCs)对海洋上层的扰动剧烈,自20世纪80年代以来,海洋上层对TCs的响应一直是国内外研究的热点之一。混合层深度(Mixed Layer Depth,MLD)响应TCs的过程中,Ekman抽吸、夹卷、垂直混合和湍流等动力过程驱使下层富营养盐冷水进入上层,供给真光层内浮游植物生长、繁殖,甚至引发海表浮游植物藻华,增加海洋初级生产力。动力过程携带营养物质的同时也改变了海洋上层的热力学结构。因此,研究MLD和海表面温度(Sea Surface Temperature,SST)响应TCs的变化程度,对探求TCs对海洋生态系统的影响有重要意义。 利用Argo浮标和多源卫星遥感获取的温度、盐度剖面数据和SST、海表面风场(Sea Surface Wind,SSW)等数据,结合National Centers for EnvironmentalPrediction(NCEP)再分析资料,研究了南海东北部MLD对2014年9月中下旬相继过境的台风“海鸥”和热带风暴“凤凰”的响应。结果表明,在“海鸥”和“凤凰”过境时的“风泵”作用下,南海东北部的海-气界面向上自海表进入大气的最大净热通量由170 W·m-2升高至400 W·m-2,引起SST最大降温达到3.02℃。在时间尺度上,后续的“凤凰”使“海鸥”引发的“冷迹”持续超过10天,出现SST降温的“叠加效应”。“海鸥”引发的“冷迹”向东扩展并沿“凤凰”路径右侧与“凤凰”在太平洋台湾岛东岸引起的“冷迹”相连接。“海鸥”过境1天后,其“冷迹”MLD从23 m加深至50 m;而“凤凰”过境8h后,风应力驱动的离岸Ekman transport引发了沿岸上升流,以及风应力引起的Ekman层内的辐聚/辐散,导致台湾西南部近岸海域MLD从31m加深至91 m。在混合层内,热带气旋过境后,剖面盐度迟于剖面温度达到充分均匀,且盐度恢复快于温度,揭示混合层响应的“时滞效应”。在空间分布上,MLD与SST在两个热带气旋路径右侧(沿其移动方向)的变化幅度均大于左侧,而“冷迹”MLD不均匀加深,可能揭示了下层冷水因Ekman pumping在上升流与下降流之间转换而被抬升到不同高度。 利用多源卫星融合的SST数据和海表chlorophyll a(Chl-a)浓度数据,提出了一个用以量化SST和Chl-a响应热带气旋变化的关系指数。2003年至2015年间,5月至10月经过南海的89个TCs引起的SST降温结果显示,引起SST降温超过2℃且“冷迹”面积超过104 km2的TCs数目为47个,引起SST降温超过2℃但“冷迹”面积未超过104 km2的TCs数目为6个。自TCs过境后第3日开始连续8天内的Chl-a浓度,较TCs过境前一周的Chl-a浓度均有不同程度的增加。2010年的5级台风Megi(201013)引起海表Chl-a浓度增加了2.7倍,在47个TCs中增加倍数最大。Chl-a响应每个热带气旋在其“冷迹”最大面积的增加倍数可以反映TCs在相应的海域内对海洋表层初级生产者的影响。