近日，MED海洋生物地球化学研究团队在国际期刊Nature子刊Nature Communications发表题为“Asymmetric basin-wide responses of coastal phytoplankton biomass to the Indian Ocean dipole”的研究论文。我室博士后王新洋为论文第一作者，李宏亮研究员和陈建芳研究员为共同通讯作者。

印度洋偶极子（Indian Ocean Dipole，IOD）是热带印度洋最重要的年际气候模态之一，可通过调节上升流、温跃层和营养盐供应影响海洋生态系统。已有研究主要聚焦苏门答腊上升流区的表层浮游植物响应，而对IOD是否能够影响更广阔的东印度洋沿岸，以及强层化海域中次表层浮游植物如何响应，仍缺乏系统认识。

研究团队综合卫星遥感、现场水文—生物地球化学观测及NEMO-PISCES模式产品，分析了1993—2022年东印度洋沿岸表层及真光层浮游植物对IOD事件的响应，并结合普林帕里斯海峡区域现场观测，进一步分析开尔文波传播和海底地形在其中的作用。

图1   卫星观测揭示正负IOD相位下东印度洋沿岸表层Chl-a的非对称响应

研究发现，IOD引起的浮游植物变化并非局限于苏门答腊—爪哇沿岸，而是沿东印度洋海岸呈现盆地尺度的一致响应（图1和图2）。与正常相位相比，正IOD期间真光层浮游植物生物量平均增加27.0 ± 17.0%，而负IOD期间仅下降13.1 ± 5.2%，表现出显著的相位间非对称性（图2）。进一步分析表明，沿赤道和海岸传播的开尔文波是连接赤道气候异常与沿岸生态变化的重要物理“信使”。正IOD期间，上升型开尔文波可沿岸传播超过3500 km，通过抬升温跃层和硝酸盐跃层、增强垂向混合，提高真光层营养盐供应并促进浮游植物生长；负IOD期间则发生相反过程。

图2   耦合模式结果揭示东印度洋沿岸真光层浮游植物生物量对IOD呈现显著的 “正强负弱”响应

现场观测进一步记录了这一跨越数千公里的远程影响。2019/2020年极端正IOD事件期间，普林帕里斯海峡温跃层明显抬升，营养盐供应和垂向混合显著增强，次表层叶绿素最大值层同步上移，真光层叶绿素积分达到正常相位的约3.6倍。这表明，起源于赤道的气候异常可以通过开尔文波跨越数千公里，在远端沿岸海域形成显著的生态响应（图3）。研究还发现，复杂海底地形能够进一步放大这种响应。当开尔文波经过岛链、海峡和陡峭地形时，地形—流场相互作用会增强垂向运动和湍流混合，促进营养盐向真光层内的输送。沿整个传播路径的分析显示，地形诱导的垂向运动越强，浮游植物生物量响应越明显。

图3   现场观测揭示极端正IOD期间普林帕里斯海峡显著增强的生态响应

该研究将过去主要集中于苏门答腊上升流区的局地认识拓展至整个东印度洋沿岸尺度，揭示了从赤道气候异常到沿岸生态响应的远程联系（图4）。在全球变暖背景下，极端正IOD事件可能更加频繁，其引起的开尔文波及营养盐供给变化可能进一步影响东印度洋沿岸初级生产力，并对区域海洋生态系统和渔业资源产生潜在影响。

图4   开尔文波驱动东印度洋沿岸浮游植物非对称响应的机制示意图

本研究得到国家自然科学基金（42330412、42476047）、自然资源部第二海洋研究所基本科研业务费专项（SZ2403）以及全球变化与海气相互作用（二期）专项（GASI-01-EIND-STwin、GASI-04-WLHY-03）的共同资助。

论文信息：

Wang X, Li H*, Zhang J, Kao SJ, Zhou F, Ruiz-Pino D, Xuan J, Ding R, Lazar A, Mejia CE, Qiu Y, Zhou X, Wang L, Shou L, Zhu Y, Than WW, Lwin SM, Thu CA, Cai W, Chen J* (2026). Asymmetric basin-wide responses of coastal phytoplankton biomass to the Indian Ocean dipole. Nature Communications. https://doi.org/10.1038/s41467-026-77809-1