全 文 ：第 34卷 第 4期 生 态 科 学 34(4): 914
2015 年 7 月 Ecological Science Jul. 2015

收稿日期: 2013-04-25; 修订日期: 2014-10-23
基金项目: 国家自然科学基金委员会与财团法人李国鼎科技发展基金会联合资助两岸合作研究项目“台风灾害对南海北部浮游植物和渔业资源的影响”
(31031160190), 国家自然科学基金中俄国际合作项目(41211120181); 热带海洋环境国家重点实验室(中国科学院南海海洋研究所)自主创新
团队项目(LTOZZ1201), 国家自然科学基金青年项目(41106105, 41006068); 广东省自然科学基金团队项目“华南沿海台风遥感监测与灾害评
估”(8361030101000002)、“重大台风灾害及城市火灾应急响应集成系统研制”(2010B031900041); 科技部-欧空局龙计划三期项目(Tang &
Werner, 10705); 国家自然科学基金重点项目“海洋浮游植物粒径组成分布及其相关生态因素对台风的响应-基于遥感与现场观测资料的研
究”(41430968)
作者简介: 林静柔(1988—), 女, 广东汕头人, 硕士, 助理工程师, 研究方向为海洋生态环境遥感, E-mail: happyjrlinl@hotmail.com
*通信作者: 唐丹玲, 女, 研究员, E-mail: lingzistdl@126.com

林静柔, 唐丹玲, 娄全胜. 超级台风“南玛都”对南海北部叶绿素 a、温盐及溶解氧的影响[J]. 生态科学, 2015, 34(4): 914.
LIN Jingrou, TANG Danling, LOU Quansheng. The impact of Super Typhoon Nanmadol on the chlorophyll a, temperature, salinity
and dissolved oxygen in the northern South China Sea[J]. Ecological Science, 2015, 34(4): 914.

超级台风“南玛都”对南海北部叶绿素 a、温盐及
溶解氧的影响
林静柔 1,2,3, 唐丹玲 1,2,* , 娄全胜 3
1. 中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室, 海洋生态环境遥感中心, 广州 510301
2. 中国科学院大学, 北京 100049
3. 国家海洋局南海海洋工程勘察与环境研究院, 广州 510300

【摘要】 利用实测与遥感数据综合分析 2011 年南海北部叶绿素 a (Chl-a)、温度、盐度及溶解氧(DO)对台风“南玛都”
的响应。结果表明, 台风过后一周, 南海北部上层海水温度降低、Chl-a 和盐度升高; 最靠近台风路径的水域较周围区
域水温明显降低, 盐度、Chl-a 和 DO 均升高。其中 Chl-a 最大值出现在 50—75 m 深, 而 DO 最大值出现在 5 m 深, DO
高值区从 5 m 延伸至 35 m 深。与此同时, 吕宋海峡北部出现明显的冷涡。综合分析各生态要素, 台风“南玛都”过境
引起的强烈海气相互作用和上升流对吕宋海峡附近海洋生态环境造成显著影响 , 同时该海区也可能受到台风过程中
黑潮水入侵的影响。

关键词：台风; 南海北部; 实测与遥感; 叶绿素; 溶解氧; 上升流
doi:10.14108/j.cnki.1008-8873.2015.04.002 中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：1008-8873(2015)04-009-06
The impact of Super Typhoon Nanmadol on the chlorophyll a, temperature,
salinity and dissolved oxygen in the northern South China Sea
LIN Jingrou1,2,3, TANG Danling1,2,*, LOU Quansheng3
1. Research Center for Remote Sensing of Marine Ecology and Environment (RSMEE), State Key Laboratory of Tropical
Oceanography, South China Sea Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510301, China
2. Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3. South China Sea Marine Engineering and Environment Institute, SOA, Guangzhou 510300, China
Abstract: This paper investigates the response of chlorophyall a (Chl-a), temperature, salinity and dissolved oxygen (DO) to super
typhoon Nanmadol in northern South China Sea (SCS), using both in-situ and remote sensing data. Results show that in the upper
water of the SCS, one week after the passage of Nanmadol, temperature is obviously lower than the ambient area while salinity, DO
and Chl-a concentrations are higher near the typhoon track. Maximum DO concentration is found at a depth of around 5 m and
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maximum Chl-a concentration at depths between 50 m and 75 m. The layer of high DO concentration extends from the surface to a
depth of 35 m. A strong negative mean sea level anomaly indicating a cold eddy is observed in the northern Luzon Strait.
Comprehensively analyzing the four ecological parameters, we find that strong air-sea interaction and upwelling induced by the
typhoon have obvious impact on the marine ecological environment in Luzon Strait. Besides, the region may have been influenced by
the intrusion of Kuroshio during this typhoon process.
Key words: typhoon; northern South China Sea; in-situ and remote sensing; chlorophyll; dissolved oxygen; upwelling
1 前言
台风或热带气旋是气候系统中的强风事件, 是
强烈的海气相互作用形式。台风产生的气旋风场和
海水强烈的垂直混合作用对海洋上层动力结果与生
态系统有重大影响[1–2]。台风过境后, 会出现海平面
高度降低, 海表温度降低, 浮游植物水华及初级生
产力增加等现象, 也会影响海洋渔业[1, 3–6]。台风主
要通过两个物理机制影响海洋生态环境: (1)台风过
后形成冷涡, 引起海水辐散产生上升流, 将下层冷
营养水输送到上层[1, 4–5], (2)台风通过大风夹卷加剧
上层海水垂直混合。
目前关于溶解氧(DO)对台风响应的研究大部分
局限在河口区域, 根据河口物理和生物化学环境条
件不同, 台风过境后 DO 浓度可能呈现上升[10]或下
降趋势[11–13]。然而关于外海海洋生态因子、特别是
DO 及对于台风过境的响应研究很有限, 尚无详细
探讨。南海是西北太平洋中最大的边缘海, 也是台
风频发区, 但台风期间较难获得实测数据。2011 年
8—9 月, 我们进行南海北部海洋观测考察, 科考船
在超级台风“南玛都”经过吕宋海峡一周后到达该
区域, 获得宝贵的实测叶绿素 a(Chl-a)、温盐和 DO
数据, 结合多源卫星遥感资料, 为台风对海洋生态
环境的影响研究提供了机会。
2 材料和方法
2.1 研究区域和实测数据
选取 2011 年 8—9 月南海北部海洋观测航次的
17 个站点进行研究(图 1), 其中东侧区域 A 断面中
的 1—5 号站点位于吕宋海峡西侧, 由北向南排列,
连接南海与西太平洋。A 断面(120E, 19.5N—
21.5N)站点中的 Chl-a、温度、盐度和 DO 为台风
过后一周数据。
温度和盐度数据由 Seabird CTD 传感器测得,
DO 数据由 YSI6600 多参数水质监测仪器现场测得。
Chl-a数据通过过滤一定量的海水水样(1 L), 保存于
–20 ℃冰箱, 在实验室用荧光光度法测定获得。由
于南海 Chl-a 浓度在 100 m 深度以下较低, 只采用
100 m 以上的 Chl-a 数据。
2.2 遥感数据
Chl-a和海表温度(SST)数据(空间分辨率为 4 km,
时间分辨率为 8 d)从搭载在 1999 年发射的 Aqua 卫
星上的中分辨率图像光学传感器(MODIS)中获得。
数据下载自美国航空航天局的分布式数据档案中心
http://oceancolorgsfc.nasa.gov/).
高度计海平面高度异常(MSLA)数据(融合ERS1/2,
TOPEX/Poseidon 和 Jason, 空间分辨率为 1/3°×1/3°,
时间分辨率为 7 d)从法国空间局 AVISO 网站下载获
得(http://www.aviso.oceanobs.com/)。
海平面 10 m 高度风场数据(空间分辨率为 25 km,
时间分辨率为 1 d)从搭载在欧洲 MetOp 卫星上的
ASCAT 传感器中获取(http://manati.star.nesdis.noaa.gov/)。
所有遥感数据均采用 MATLAB10.0, Surfer8.0
和 SigmaPlot 等软件进行取值和绘图。
2.3 台风数据
台风路径数据从基于联合台风警报中心(JTWC)
的 Unisys 气候网站中获取(http://weather.unisys.com)。

图 1 2011 年超级台风“南玛都”路径及南海北部观测航次
的 17 个站点，其中 A 断面用黑色线标注
Fig. 1 The track of Super Typhoon Nanmadol and the
Northern South China Sea Cruise with 17 stations in 2011.
Transect A is marked by a black line
4 期 林静柔, 等. 超级台风“南玛都”对南海北部叶绿素 a、温盐及溶解氧的影响 11

数据包括每 6 h 的最大持续风速和台风中心的经纬
度。热带气旋分类根据 Saffir-Simpson 飓风等级进行
划分, 本次研究中的台风“南玛都”为四级台风, 属
于超级台风。
3 结果
3.1 超级台风“南玛都”
超级台风“南玛都”形成于西太平洋, 开始是
热带低压, 之后风力逐渐增强并向北移动, 在 2011
年 8 月 26 日 0000UTC 形成超级台风, 最大持续风
速高达 69 m·s–1, 于 8 月 27 日 0000UTC 至 8 月 28
日 1800UTC的时间段内经过吕宋海峡(图 1), 期间平均
最大持续风速为 45 m·s–1, 平均移动速度为 2.9 m·s–1。
登陆中国台湾岛后, 逐渐减弱为热带低压并于 8 月
31 日 0000UTC 登陆福建省。
3.2 Chl-a、温盐和 DO 在不同深度的水平分布
对研究区域(116E—120E, 19N—21.5N)内
Chl-a、温度、盐度和 DO 的实测数据进行分析表明:
Chl-a 平均浓度从表层的 0.07 mg·m–3(图 2-a1)逐渐
增加到 50 m 深处的 0.22 mg·m–3(图 2-a3); 同时, 平
均水温从 29.55 ℃ 降低到 27.27 ℃(图 2b), 而盐度
从 33.27 psu 增长到 34.02 psu(图 2c)。DO 浓度在
6.17 mg·L–1到 6.72 mg·L–1之间, 50 m深度内均值为
6.35 mg·L–1, 表层到 50 m 无明显变化规律(图 2d)。
在最靠近台风路径的东侧区域, 观测到一处显著异
常, 在图 2 中用红色框标注。该区域相对周围区域,
在不同深度都出现温度偏低、Chl-a、盐度和 DO 偏
高的现象(50 m 处的 DO 除外)。
3.3 A 断面站点中 Chl-a、温盐和 DO 的垂直分布
吕宋海峡的A断面位于上文观测到的异常区
域 ( 图 2, 红色方框 ), 对 1 — 5 号站点 (120E,
19.5N—21.5N)进行研究。台风过后一周, A断面
Chl-a最高值0.40 mg·m–3出现在 2 站点的 50 m 深
处。在2、3、5站点, Chl-a最大值出现在50 m深处,
而1、4站点Chl-a最大值位于75 m深处(图3a)。此
外, 2、3站点Chl-a高值区(Chl-a>0.2 mg·m–3)有明显
的增厚现象。
由于 2、3 站点离台风路径最近, 受台风影响最
强烈。温度在 100 m 水深内较周围区域均较低(比 1、
4、5 站点低 3—4 ℃)(图 3b), 50 m 以上 2、3 站点的
盐度高于其他站点(比 1、4、5 站点高 0.4—0.8 psu),
50 m 以下, 差异逐渐变小(图 3c)。

图 2 南海北部实测航次站点中 Chl-a(a1—a3)、温度(b1—b3)、盐度(c1—c3)和 DO(d1—d3)在 1 m、25 m 和 50 m 深处的水平
分布, 红色方框为异常区域。
Fig. 2 Horizontal distribution of in-situ chlorophyll a concentration, temperature, salinity and dissolved oxygen at the depth
of 1 m, 25 m and 50 m. The anomaly area is marked by a red rectangle
12 生 态 科 学 34 卷

所有站点 DO 最大值均出现在 5 m 深处(图
3d N线), 其中 2号站点 DO最大值高达 6.7 mg·L–1。
2、3 号站点 DO 高值区从 5 m 延伸到 35 m 深处 ,
而其他站点 DO 浓度在 5 m 深度以下急剧下降
(图 3)。
3.4 遥感观测台风前后 Chl-a、SST 及 MSLA 变化
用卫星遥感资料分析台风前后Chl-a、SST及
MSLA的变化, 着重计算包含2、3站点的研究区域
B(图4中红色方框, 120E—121E, 20.5N—21.5N)。
结果显示, 台风“南玛都”经过吕宋海峡前, 海表面
Chl-a浓度较低, 研究区域B内平均值为0.08 mg·m–3
(图4, 表1)。台风期间及过后一周, 由于云层覆盖,
Chl-a数据缺失(图4-a2, a3), 但依然可以看出台风路
径周围区域Chl-a明显增高。台风过后两周, Chl-a略
微增高, 平均值为0.10 mg·m–3(图4-a4, 表1), 比台风
前提高了25%。
台风前研究区域B内平均SST为29.35 ℃ (图
4-b1, 表1), 台风期间略微增高(图4-b2)。一周之后平
均 SST 降低至28.57 ℃, 降低了1.31 ℃, 降幅较小,
降温现象维持到两周之后(图4-b3, b4, 表1)。
吕宋海峡附近的MSLA在台风过境前后变化明
显: 台风前, 研究区域B内MSLA平均值较高为14 cm,
为暖涡(图4-c1, 表1); 台风经过时, 海峡北部开始
观测到冷涡(图4-c2); 一周之后, 研究区域B内MSLA
达到最低, 平均值为–8 cm, 较台风前降低22 cm, 此
时冷涡达到最强(图4-c3, 表1)。台风后两周, 冷涡逐
渐减弱(图4-c4)。
4 讨论
4.1 台风“南玛都”过境后温度降低、盐度升高
台风通常在海洋上层引起降温[1, 3, 4], 其中降温
幅度和降温位置受台风强度、移动速度、以及台风
前存在的海洋环境条件影响。台风强度越大, 移动
速度越慢, 以及台风前海洋环境存在冷涡时, 降温
现象越明显[3]。
本研究中, 超级台风“南玛都”的最大持续风
速为 69 m·s–1, 8 月 28 日通过吕宋海峡时平均最大持
续风速也高达 45 m·s–1, 移动速度为 2.9 m·s–1, 且台
风前路径附近区域没有冷涡 (图 4c)。根据赵等
(2008)[14]的研究结果, 能够引起较大幅度的降温。然
而台风过后一周, 最靠近路径的 2、3 站点相对其他
站点海表温度仅降低 1.2℃, 在 25 m 深处温度降低
0.9℃, 50 m 深处降低 0.6℃。对盐度进行分析发现,
与其他站点相比, 2、3 站点在 50 m 内为高盐水。其
中, 表层和25 m深平均增幅达 0.6 psu, 而在 50 m深
处平均增幅为 0.3 psu。
进一步分析发现, 降温异常和高盐现象可能与
从西太平洋进入南海的黑潮水有关[7,16]。Chen等
(2011)观测到2008年9月份300 m水深以上黑潮水进
入南海的现象[15], 本文研究区域及时间与之接近。
有研究显示热带气旋过境期间存在黑潮流轴变化[17],
因而台风可能影响黑潮入侵南海。本文数据显示2、
3站点上层海水可能受温度较高的黑潮水侵入的
影响 , 导致台风过后SST和次表层海水温度降低
幅度低于前人研究结果。在100 m深处, 2、3站点

图 3 A 断面 1-5 站点叶绿素 a 浓度(a)、温度(b)、盐度(c)和溶解氧浓度(d)在 100m 内的垂直剖面图
Fig. 3 Vertical Profile of chlorophyll a concentration, temperature, salinity and dissolved oxygen within 100 m depth in 1-5
stations of Transect A
4 期 林静柔, 等. 超级台风“南玛都”对南海北部叶绿素 a、温盐及溶解氧的影响 13


图 4 台风前一周、台风期间、台风后一周及台风后两周 Chl-a、SST 和 MSLA 的水平分布, 红色
小框为研究区域B, 即定量计算区域, 20.5E—21.5E, 120N—121N
Fig. 4 Horizontal distribution of Chl-a, SST and MSLA 1week before, during, 1 week after and 2

表 1 台风前后 Chl-a、SST 及 MSLA 在研究区域 B 内的变化
Tab. 1 The variation of Chl-a, SST and MSLA before and
after typhoon in the influenced area
因子 台风前 一周
台风期间
(A)
台风后
一周(B)
台风后
两周 B-A
Chl-a/
( mg·m–3) 0.08 0.08 Nan 0.10 Nan
SST/℃ 29.35 29.88 28.57 28.75 –1.31
MSLA/cm 14 14 –8 –2 –22

仍为低温高盐水团, 推测黑潮水从表层入侵同时,
可能延伸到 100 m 深处, 甚至更深, 亟待进一步
研究。
4.2 台风“南玛都”引起次表层 Chl-a 最大值提高
海洋中的 Chl-a 对台风有强烈响应。卫星遥感
手段研究发现 2003 年台风 Kai-Tak 过后南海表层
Chl-a 浓度平均增长 30 倍[5]。台风 Damrey 过后外海
和近岸表层均爆发浮游植物水华, 并伴随海表温度
降低、海表高度负异常等现象, 主要由上升流和海水
垂直混合作用将下层冷营养水输送到上层引起[4]。本
文中, 遥感与实测结果均显示, 台风“南玛都”过境
后, 表层Chl-a浓度增加近一倍, 最大值为0.15 mg·m–3,
响应时间持续了两周(图 3、4), 与前人观测结果相符。
南海北部的 Chl-a 垂直分布最大值出现在次表
层, 一般位于 50—75 m 深处。本文次表层 Chl-a 最
大值达 0.4 mg·m–3, 位于 2 站点的 50 m 深处。在吕
宋海峡观测到两个次表层最大值深度, 分别为 50 和
75 m。其中, 受台风影响较强的 2、3 站点次表层最
大值深度位于 50 m, 相对其他站点的 75 m 较浅, 而
且 Chl-a 高值区(Chl-a>0.1 mg·m–3)增厚。这表明台
14 生 态 科 学 34 卷

风可能引起温跃层提升, 通过跨跃层输送将深处低
温高营养水输送到次表层, 促进浮游植物生长。
4.3 台风过后出现 DO 最大值深度的抬升
DO 在南海的垂直分布呈反“S”形, 基本趋势
是: 从表层随着水深增加, DO 先逐渐升高到次表层最
大值, 之后逐渐下降, 到 600—800 m 到达极小值[12–13]。
本文中, 上层水体 DO 从表层到 50 m 的垂直剖面呈
现反“C”形状(图 3d), 与前述研究相符。
南海 DO 最大值深度在 20—75 m 处, 夏季的平
均深度是 55 m, 受东北季风影响, 冬季 DO 浓度最
大值深度较浅, 平均深度为 10 m[18–19]。然而, 本文
发现, 台风过后DO最大值位于5 m深处(图 3d), 与
前人研究结果相比, 明显上抬。与东北季风的作用
类似, 台风的强风应力引起 DO 最大值层抬升到较
浅深度。DO 随深度下降提示台风过后上层水体 DO
的增长可能与台风加强了空气中氧的夹卷效应相
关。强海气相互作用加剧海表层夹卷, 带来大量氧
气, 导致表层 DO 升高。台风过后温度较低, DO 溶
解度增大, 亦利于 DO 浓度的增加。
5 结论
(1) 台风“南玛都”过后, 吕宋海峡附近次表层
Chl-a 最大值提高。
(2) 台风过后, DO浓度升高和DO最大值深度的
抬升, 可能与台风过程中空气中氧的夹卷效应有关。
(3) 吕宋海峡附近受台风影响呈现低温高盐, 可
能与台风影响的黑潮水入侵相关, 有待后续研究。
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