兩個超強連續熱帶氣旋對阿拉伯海海表溫度和葉綠素a影響

徐華兵，莫鎮廷，楊豐成，單雨才，付東洋

兩個超強連續熱帶氣旋對阿拉伯海海表溫度和葉綠素a影響

徐華兵，莫鎮廷，楊豐成，單雨才，付東洋

（廣東海洋大學電子與信息工程學院，廣東 湛江 524088）

【目的】研究兩個連續的熱帶氣旋（tropical cyclones，TC）與中尺度渦共同作用下對阿拉伯海上層環境的影響。【方法】基于遙感、Bio-Argo浮標數據和HYCOM模式數據，探討TC引起的混合、埃克曼抽吸和移速等因素對海表降溫和浮游植物變化的影響機制。【結果與結論】TC Chapala（2015年，4級，薩菲爾-辛普森颶風等級）過境后，四個中尺度渦區域中降溫最明顯的區域（平均最大降溫幅度達3 ℃）發生在TC移速較慢（≤4 m·s-1）時經過的氣旋渦海域。由于第一個超強TC Chapala造成的強烈的混合和海表顯著降溫，強度弱于TC Chapala的TC Megh（2015年，3級）很難造成更深的混合，低溫水體無法帶到表層，抑制了第二次降溫，但海表溫度緩慢恢復，持續的低溫長達兩周，遠比單個TC造成的降溫時間長。在兩個TC作用下，阿拉伯海海表葉綠素a濃度增加明顯，其中三個氣旋渦區域最顯著。TC Chapala較慢經過氣旋渦區域，使得該區域平均葉綠素a濃度增加到0.93 mg·m-3（原始水平的4.6倍）。而第二個TC Megh過境后，海表葉綠素a濃度持續增加，在近岸附近的氣旋渦區域平均葉綠素a濃度達到1.48 mg·m-3，浮游植物在3周后才恢復到TC Chapala過境前水平。雖然兩個TC強度超過3級，但是在反氣旋渦區域海表降溫和葉綠素a濃度變化均不顯著，主要原因是反氣旋渦造成較厚的混合層和下降流抵消了TC引起的混合和上升流作用。此外，Bio-Argo觀測結果顯示連續TC的過境造成了阿拉伯海低氧區次表層溶解氧的降低。阿拉伯海上層海洋對TC的響應，不僅取決于TC自身的風速、移速和埃克曼抽吸，也受海洋上層環境的影響，特別是中尺度渦的影響。

連續熱帶氣旋；海表溫度；葉綠素a濃度；中尺度渦

熱帶氣旋（tropical cyclones，TC）對海洋上層環境影響程度主要由其強度、移動速度和海洋上層環境（如中尺度渦）等因素決定。移速較慢的TC將引起更顯著降溫，并促進浮游植物更快生長[1]。而移速較快的TC的海表降溫則不顯著[2]。中尺度渦普遍存在于阿拉伯海。在存在氣旋渦的條件下，TC引起的海表降溫更劇烈，浮游植物藻華更明顯。Ma等[3]報道在TC影響下氣旋型渦促進海面溫度降低，而反氣旋渦傾向于抑制這種海洋反應。Walker等[4]發現墨西哥灣TC Ivan迅速加強了氣旋性渦的強度，TC通過后3 ～ 4 d，浮游植物大量繁殖。

阿拉伯海和孟加拉灣同屬于北印度洋，然而阿拉伯海TC發生的頻率明顯地低于孟加拉灣。孟加拉灣海表溫度相對暖和，更有利于TC的產生。目前，有關TC對海表溫度和葉綠素影響的報道大多數集中在孟加拉灣[5-8]，而阿拉伯海的研究則相對較少[9-12]。近年，阿拉伯海的強TC發生頻率在增加[13]，因此有必要關注阿拉伯海受強TC過境的影響。

近年來太平洋和馬尾藻海等海域連續TC對海洋的影響開始引起學者們關注[14-21]。連續的TC將會疊加氣旋引起的混合和上升流作用[19]。同時由于第一個TC打破海洋上層的成層，第二個TC更容易產生混合[21]，導致更顯著的降溫和浮游植物生長[15]，海洋上層環境恢復時間長達一個月[14]。此外，更加顯著的降溫和浮游植物濃度的增加出現在連續TC影響下的氣旋渦海域[14,19,21]。另外一方面，由于第一個TC導致的海表降溫和對氣旋渦強度的增加，將會影響第二個TC的強度，使其明顯弱于第一個TC的強度[14]。而在低氧區阿拉伯海兩個連續的TC對海洋上層環境的影響尚未見充分探討。本研究探討兩個超強連續TC Chapala（2015）和Megh（2015）對阿拉伯海上層海表溫度和葉綠素的影響，研究TC自身的強度、移速和埃克曼抽吸與中尺度渦共同作用下海洋環境的變化過程，為研究復雜海洋環境下的海洋響應特征提供參考。

1 數據與方法

1.1 熱帶氣旋

TC的路徑數據來自Joint Typhoon Warning Center(http://www.usno.navy.mil/NOOC/nmfc-ph/RSS/jtwc/best_tracks/）。該數據集包括TC6 h時間序列的中心位置和高于平均海平面10 m處的最高持續風速（Maximum sustained wind, MWS）。每個TC的移動速度是根據其氣旋中心的位置變化計算而來。TC Chapala形成于2015年10月27日，10月28日向北運動，29日向西北移動，最后一直向西運動，越過阿拉伯海，于11月3日在瑞葉登陸（圖1）。TC Megh在TC Chapala消亡時，于2015年11月4日在阿拉伯海中部海域形成。它于11月5日和6日先向西南方向移動，然后近似平行于TC Chapala的路徑向西移動，于11月10日登陸（圖1）。本研究將TC過境前后時間分為四個階段進行研究：TC過境前（2015年10月22日－10月28日）、TC Chapala過境期間（2015年10月29日－11月4日）、TC Chapala過境期間（2015年11月5日－11月11日）和TC過境后（2015年11月12日－11月18日）。

熱帶氣旋依據薩菲爾-辛普森颶風等級劃分

1.2 遙感數據、Bio-Argo數據和HYCOM數據

從www.aviso.oceanobs.com中提取海表地轉流速度和海表高度異常（SLA）。從HERMES提供的GlobColour數據庫（https://hermes.acri.fr/index.php）獲得每天海面葉綠素（Chl-a）。該數據運用Garver-Siegel-Maritorena （GSM）模型融合了SeaWiFS，MODIS，MERIS和VIIRS葉綠素數據，分辨率為4 km。海表面每天的風場遙感數據（平均海表面以上10 m）和風應力數據來自ftp.ifremer.fr/ifremer/cersat/products/gridded/MWF / L3 / ASCAT /，其分辨率為0.25° × 0.25°。Bio-Argo浮標葉綠素a和溶解氧數據由https://dataselection.euro-argo.eu/提供，本研究篩選出TC過境期間的兩個Bio-Argo浮標2902120和2902123，觀測周期均為10 d。HYCOM GLBa的混合層厚度（ocean mixed layer depth, MLD）數據由http://apdrc.soest.hawaii.edu/datadoc/hycom_global.php提供，分辨率為0.08°。

Ekman抽速（EPV）由表面風應力矢量計算如下[22]：

其中0為海水質量濃度，設為1 025.0 kg·m–3，為科氏力系數（Coriolis parameter）。

2 結果與分析

2.1 中尺度渦和兩個TC的相互作用

為方便分析，本研究根據海表高度異常數據和地轉流的分布（圖2），選取4個中尺度旋渦：阿拉伯海西部氣旋渦（WCE）、中部海域氣旋渦（CCE）、1個TC影響下新生成的氣旋渦（NCE）和一個西邊海域的反氣旋渦（AE）。TC Chapala過境引起AE的SLA的顯著降低，該海域平均SLA從35.49 cm降到7.65 cm。在阿拉伯海中部海域新生成一個氣旋冷渦NCE，該海域SLA逐漸減低，在TC Megh過境期間NCE海域平均SLA降至-3.87 cm。而兩個氣旋渦CCE和WCE在兩個TC影響下整體強度變化不大，但影響范圍發生變化。TC Chapala形成后于2015年10月30日達到最大風速（67 m·s-1，4級TC-薩菲爾-辛普森颶風等級），經過氣旋渦CCE后其強度逐漸減弱，經過反氣旋渦AE期間，于2015年11月1日TC強度逐漸增強至第二高風速（62 m·s-1），隨后風速逐漸降低[3]（圖3）。TC Megh形成后其風速逐漸增強，越過反氣旋渦AE期間，其風速于2015年11月8日達到最大值（57 m·s-1，3級TC），隨后逐漸減弱。

圖2 TC Chapala和TC Megh過境前后四周內的周平均海表高度異常

Fig.2 The average weekly SLA during four weeks before and after TC Chapala and TC Megh

圖2 （續）

Fig.2 （Continued）

圖3 2015年熱帶氣旋Chapala和Megh的風速和移速

2.2 海表溫度的變化

由圖4(a)可以看出，TC生成前阿拉伯海大范圍海域的SST均高于29 °C，高溫水體為兩個強TC的生成提供了充分能量。TC Chapala過境期間，阿拉伯海大范圍海表溫度出現明顯降低，TC運動軌跡的右側降溫最為明顯，最大降溫約3 °C。其中最大降溫出現在CCE區域（圖4(b)），該海域的平均埃克曼抽吸速率最大（圖5(b)），并于10月31日達到峰值1.55 × 10-4m·s-1（圖6(b)）。同時TC Chapala在該海域移速很慢（< 4 m·s-1），移動緩慢的TC（平移速度≤ 4 m·s-1）能夠產生強烈的上升流，使深層低溫水被帶到表層[1,5,23]。加上氣旋渦自身產生的上升流使得CCE海域降溫最顯著[24]。而WCE海域海表降溫沒有CCE區域顯著是因為TC在該海域的移動速度較快（> 5 m·s-1），同時該區域TC的埃克曼抽吸速率非常小（圖5(c)）。當TC Megh過境期間，4個中尺度渦海域的海表溫度未在第一次TC影響的低溫下繼續降低（圖6(a)），海表溫度在非常緩慢地恢復。TC Megh過境后降溫最顯著的兩個海域分別為WCE和CCE兩個氣旋渦。在NCE和AE區域也出現降溫，但沒有前兩個區域明顯。在兩個TC影響過程中，雖然TC Chapala過境時埃克曼抽吸速率高（1.26 × 10-4m·s-1, 圖5(c)），但反氣旋渦AE強度大，面積廣，TC過境前混合層厚，同時其輻合產生的強下降流可以很大程度抵消TC引起的混合和上升流導致的降溫，所以兩個TC影響過程中AE海域的海表降溫不明顯。

圖4 TC Chapala和TC Megh過境前后四周內的周平均海表溫度的空間分布

Fig.4 The average weekly SST during four weeks before and after TC Chapala and TC Megh

在兩個連續TC作用下，海表顯著降溫只是出現在第一個TC Chapala影響下（圖6(a)）。由于第一個TC造成的降溫還未恢復，且海洋混合層在第一個TC影響下加深，在第二個TC Megh作用下，由于TC Megh強度低于第一個TC，不能造成更深的混合，深層低溫水體無法帶到表層，所以海表溫度相對于TC Chapala過境期間的溫度未出現持續降低，這與前人相關研究結果一致[25]。但降溫范圍擴大，阿拉伯海整體海表溫度緩慢恢復，恢復時間卻比單個TC影響下更長。此外，TC Chapala過境導致阿拉伯海大范圍降溫，使得TC Megh生成后從海表獲得的能量遠低于TC Chapala過境時所獲得的能量，造成TC Megh的整個強度遠低于TC Chapala[21]，海表降溫沒有第一個TC導致的明顯。由于TC Megh整體上存在于TC Chapala路徑的左側，仍然較高的海表溫度促使TC Megh形成3級TC。

2.3 生物響應

由圖7可知，TC產生前（10月22日－28日），阿拉伯海大部分離岸海域葉綠素a質量濃度低于0.2 mg·m-3，但是在WCE區域產生了一個環狀的較高濃度葉綠素a分布，可能是因為氣旋渦產生的上升流導致浮游植物生長。TC Chapala過境期間（10月29日－11月4日），阿拉伯海出現大范圍葉綠素a質量濃度的增加，增加最顯著的區域是CCE海域，該區域11月4日平均最高濃度0.93 mg·m-3，增加到原始水平的4.6倍（圖6(d)）。主要是由于TC移速較慢，并且該區域埃克曼抽吸強（1.6 × 10-4m·s-1），疊加氣旋渦本身的上升流，將更多深層的營養鹽帶到表層，促進浮游植物大量繁殖。其次是NCE海域，平均最高濃度達到0.7 mg·m-3，WCE和AE區域葉綠素a質量濃度也有所增加，但增加后的平均最高質量濃度均未超過0.5 mg·m-3。WCE氣旋渦區域葉綠素a濃度未明顯增加的原因是TC移速較快，埃克曼抽吸速率低。

粉色和黑色倒三角分別表示Bio-Argo2902120和2902123浮標

The inverted pink and black triangles represent the positions of Bio-Argo 2902120 and 2902123

圖7 TC Chapala和TC Megh過境前后四周內的周平均葉綠素a的空間分布

Fig.7 The average weekly chlorophyll a during four weeks before and after TC Chapala and TC Megh

TC Megh過境期間（11月5日－11日），阿拉伯海大面積離岸海域葉綠素a質量濃度均顯著增加。葉綠素a增加顯著的區域包括WCE、CCE和NCE三個氣旋渦區域，而AE海域的葉綠素a質量濃度增加則不明顯。其中NCE和CCE兩個中尺度渦葉綠素a質量濃度超過1 mg·m-3，AE區域的最高周平均濃度未超過0.5mg·m-3。TC Megh過境后（11月12日－18日），WCE區域的葉綠素a質量濃度持續增加，11月13日平均質量濃度高達1.48 mg·m-3，增加到原始水平的4.35倍左右，CCE區域11月13日平均質量濃度高達1.36mg·m-3，增加到原始水平的6.5倍左右（圖6(d)）。值得注意的是WCE海域雖然兩個TC移速較快，同時埃克曼抽吸速率很低，但在TC生成后的第三周葉綠素a質量濃度最高（11月12日－18日），可能是因為TC Chapala和TC Megh登陸帶來的強降雨會將陸地上污染物帶入海洋，使近岸水體營養鹽升高，同時在WCE的水平輸送下，將近岸高營養鹽水體輸送到整個氣旋渦影響區域。考慮到浮游植物生長的延滯性，TC過境后第二周（11月5日－11日）WCE區域水體的葉綠素a質量濃度逐漸升高，并在第三周達到最高值。在強反氣旋渦AE的作用下，兩個TC的過境也未導致該海域的浮游植物顯著增加，主要是反氣旋渦AE產生的較厚混合層和下降流抑制了兩個TC引起的混合和上升流作用。

總體上，四個中尺度渦旋中連續TC對氣旋渦海域的海表降溫和葉綠素質量濃度增加的影響最為顯著。CCE海域，由于氣旋渦本身作用，加上TC過境強烈的埃克曼抽吸導致的上升流（EPV高達1.55 × 10-4m·s-1），同時TC Chapala在該海域平均移速小于4 m·s-1，TC作用于該海域的時間更長，上升流更強烈，所以CCE海域的海表降溫最顯著達-3oC，氣旋渦和TC的共同作用將底層富含營養鹽的冷水輸送到上層，使得該海域的葉綠素a平均質量濃度最高達1.36 mg·m-3，增加到原始水平的6.5倍左右。而AE海域熱力學結構比較穩定，雖然其埃克曼抽吸速率高達1.26 × 10-4m·s-1，但TC Chapala在該海域移速快（> 5 m·s-1），作用時間短，產生的上升流微弱，該海域平均降溫僅為-1.5oC左右，葉綠素a質量濃度增加不明顯，該海域的最高平均質量濃度未超過0.75mg·m-3。NCE和WCE海域的海表降溫和葉綠素a的增加受氣旋渦本身和TC的共同作用所影響。其中值得注意的就是雖然WCE海域TC的埃克曼抽吸很弱，但其葉綠素a質量濃度最高（1.48 mg·m-3），這可能和近岸富含營養鹽的徑流輸入有關。

TC Chapala和TC Megh過境期間，Bio-Argo浮標（2902120）觀測到海洋上層葉綠素a質量濃度變化（圖8(a)）。TC Chapala過境前（10月21日）海表葉綠素a質量濃度較低（0.09 mg·m-3），次表層葉綠素a最大值為0.87 mg·m-3，出現在47.8 m處。TC Chapala過境期間（10月31日），由于強烈的混合作用，海表0 ～ 30 m葉綠素a顯著增加（> 0.53 mg·m-3），葉綠素a最大值層顯著變淺（27.6 m），葉綠素質量濃度增加到0.91 mg·m-3。TC Megh過境后，Bio-Argo浮標所在海域海表葉綠素a質量濃度恢復到原始水平（0.12 mg·m-3）。葉綠素a最大值層恢復到32.4 m，質量濃度增加為1.01 mg·m-3。TC Chapala過境期間水體的混合層增加（圖6(c)），首先混合作用使得次表層高葉綠素水體重新分配，表層葉綠素增加。隨后TC引起的上升流將深層營養鹽帶到表層，從而促進浮游植物生長，生物量增加。TC Megh通過平流和混合作用，使得剛增加的浮游植物再次重新分配，導致阿拉伯海大范圍葉綠素a質量濃度增加。另外，TC和氣旋渦共同作用下，更多深層營養鹽被輸送至表層，使得氣旋渦NCE，CCE和WCE三個海域葉綠素a質量濃度增加更顯著，浮游植物持續生長，特別是WCE海域葉綠素在第一個TC生成后第三周質量濃度達到最大值，直到第四周才恢復到正常水平。

圖8 TC Chapala和TC Megh過境前后Bio-Argo觀測到的阿拉伯海上層0 ～ 200 m葉綠素a和溶解氧垂直分布

阿拉伯海作為四大著名低氧區之一，在海洋上層存在大面積的低氧區。TC Chapala和TC Megh過境期間兩個Bio-Argo觀測到海洋上層0 ～ 200 m的溶解氧變化（圖8(b)和8(c)）。兩個TC生成前海洋上層0 ～ 200 m溶解氧在水下30 m存在溶解氧最大值，隨后在水下60 m開始急劇下降，水下140 m以下降到20 μmol·kg-1。由于浮標的觀測周期是10 d，Bio-Argo不能監測到TC過境的溶解氧日變化。但是從溶解氧垂直的剖面數據可以發現，TC Chapala過境后導致兩個浮標所在海域次表層溶解氧顯著降低，TC Megh過境后浮標（2902120）所在海域次表層溶解氧繼續降低，浮標（2902123）處離TC Megh較遠則恢復到TC過境前的水平。次表層溶解氧降低主要可能是TC引起的上升流將深層低溫低氧的水體輸送到淺層，類似報道也出現在孟加拉灣低氧區[6,26]。同時由于TC 過境時的強烈混合作用，溶解氧的最大值層均被破壞。這兩個浮標所在海域風速較低，且未存在氣旋渦，如果在氣旋渦海域，同時TC埃克曼抽吸強的海域，TC將會導致次表層溶解氧更加顯著地減少，將對海洋生物生存造成極大威脅。

3 結論

本研究利用多源遙感數據，Bio-Argo浮標數據和HYCOM模式數據，分析了阿拉伯海2015年10月－11月兩個連續的強熱帶氣旋（TC）過境對海表溫度及葉綠素a質量濃度的影響。TC Chapala（2015）過境時強烈的混合和上升流作用導致阿拉伯海顯著降溫，其中氣旋渦存在的海域降溫最明顯，主要是由于其TC較慢的移速和氣旋渦自身導致的上升流共同作用的。而TC Chapala導致的海表顯著降溫降低了TC Megh（2015）生成后所需的能量，使其整體強度低于TC Chapala。TC Megh過境沒有導致比TC Chapala過境后更明顯的低溫，海表溫度緩慢恢復，低溫持續超兩周。

浮游植物在兩個TC引起的強烈混合和埃克曼抽吸作用影響下出現大量繁殖。其中TC Chapala移速較慢時，且在氣旋渦的共同作用下，阿拉伯海中部海域葉綠素a顯著增加，而在反氣旋渦及TC移速較快的階段，TC未造成葉綠素a的顯著增加。在TC Megh過境后，在3個氣旋渦的共同作用下，3個氣旋渦海域葉綠素a均顯著增加。其中，阿拉伯海西部近岸的氣旋渦海域葉綠素a 在TC產生的第三周達到最大值，可能是TC導致的大量降雨帶來陸地上大量營養鹽，在氣旋渦的平流作用下輸送到該區域，導致浮游植物爆發式生長。此外，Bio-Argo浮標數據顯示在兩個TC的作用下，次表層葉綠素增加，同時導致低氧區次表層水體溶解氧顯著減少。

[1] ZHAO H, TANG D, WANG Y.Comparison of phytoplankton blooms triggered by two typhoons with different intensities and translation speeds in the South China Sea[J].Marine Ecology Progress Series, 2008, 365: 57-65.

[2] SENGUPTA D, GODDALEHUNDI B R, ANITHA D S.Cyclone-induced mixing does not cool SST in the post-monsoon north Bay of Bengal[J].Atmospheric Science Letters, 2008, 9(1): 1-6.

[3] MA Z H, FEI J F, LIU L, et al.An investigation of the influences of mesoscale ocean eddies on tropical cyclone intensities[J].Monthly Weather Review, 2017, 145(4): 1181-1201.

[4] WALKER N D, LEBEN R R, BALASUBRAMANIAN S.Hurricane-forced upwelling and chlorophyll a enhancement within cold-core cyclones in the gulf of Mexico[J].Geophysical Research Letters, 2005, 32(18): 1-5.

[5] CHACKO N.Chlorophyll bloom in response to tropical cyclone Hudhud in the Bay of Bengal: Bio-Argo subsurface observations[J].Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers, 2017, 124: 66-72.

[6] XU H B, TANG D L, SHENG J Y, et al.Study of dissolved oxygen responses to tropical cyclones in the Bay of Bengal based on Argo and satellite observations[J].The Science of the Total Environment, 2019, 659: 912-922.

[7] VIDYA P J, DAS S, MURALI R M.Contrasting Chl-a responses to the tropical cyclones Thane and Phailin in the Bay of Bengal[J].Journal of Marine Systems, 2017, 165: 103-114.

[8] YE H J, KALHORO M A, SUN J, et al.Chlorophyll blooms induced by tropical cyclone vardah in the bay of Bengal[J].Indian Journal of Geo-Marine Sciences, 2018, 47(7): 1383-1390.

[9] GANGULY D, SURYANARAYANA K, RAMAN M.Cyclone ockhi induced upwelling and associated changes in biological productivity in Arabian Sea[J].Marine Geodesy, 2021, 44(1): 70-89.

[10] MUNI KRISHNA K.Observational study of upper ocean cooling due to Phet super cyclone in the Arabian Sea[J].Advances in Space Research, 2016, 57(10): 2115-2120.

[11] NAIK H, NAQVI S W A, SURESH T, et al.Impact of a tropical cyclone on biogeochemistry of the central Arabian Sea[J].Global Biogeochemical Cycles, 2008, 22(3): 1-11.

[12] SUBRAHMANYAM B, RAO K H, SRINIVASA RAO N, et al.Influence of a tropical cyclone on chlorophyll-a concentration in the Arabian Sea[J].Geophysical Research Letters, 2002, 29(22): 22-1.

[13] MURAKAMI H, VECCHI G A, UNDERWOOD S.Increasing frequency of extremely severe cyclonic storms over the Arabian Sea[J].Nature Climate Change, 2017, 7 (12): 885-889.

[14] WU R H, LI C Y.Upper Ocean response to the passage of two sequential typhoons[J].Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers, 2018, 132: 68-79.

[15] AVILA-ALONSO D, BAETENS J M, CARDENAS R, et al.Oceanic response to the consecutive Hurricanes Dorian and Humberto (2019) in the Sargasso Sea[J].Natural Hazards and Earth System Sciences, 2021, 21(2): 837-859.

[16] 王同宇, 張書文, 陳法錦, 等.西北太平洋上層海洋對連續多個臺風的響應[J].廣東海洋大學學報, 2019, 39(6): 62-74.

[17] WANG T Y, ZHANG S W, CHEN F J, et al.Influence of sequential tropical cyclones on phytoplankton blooms in the northwestern South China Sea[J].Journal of Oceanology and Limnology, 2021, 39(1): 14-25.

[18] BARANOWSKI D B, FLATAU P J, CHEN S, et al.Upper Ocean response to the passage of two sequential typhoons[J].Ocean Science, 2014, 10(3): 559-570.

[19] NING J, XU Q, FENG T, et al.Upper Ocean response to two sequential tropical cyclones over the northwestern Pacific Ocean[J].Remote Sensing, 2019, 11(20): 2431.

[20] ZHANG H, LIU X H, WU R H, et al.Ocean response to successive typhoonsand Haima (2016) based on data acquired via multiple satellites and moored array[J].Remote Sensing, 2019, 11(20): 2360.

[21] JIN W F, LIANG C J, HU J Y, et al.Modulation effect of mesoscale eddies on sequential typhoon-induced oceanic responses in the South China Sea[J].Remote Sensing, 2020, 12(18): 3059.

[22] YE H J, SHENG J Y, TANG D L, et al.Storm-induced changes in pCO2at the sea surface over the northern South China Sea during Typhoon Wutip[J].Journal of Geophysical Research: Oceans, 2017, 122(6): 4761-4778.

[23] LIN I I.Typhoon-induced phytoplankton blooms and primary productivity increase in the western North Pacific subtropical ocean[J].Journal of Geophysical Research: Oceans, 2012, 117(C3): 1-15.

[24] MA Z H, FEI J F, HUANG X G, et al.Modulating effects of mesoscale oceanic eddies on sea surface temperature response to tropical cyclones over the western north Pacific[J].Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 2018, 123(1): 367-379.

[25] LI J G, ZHANG H, LIU S S, et al.The response and feedback of ocean mesoscale eddies to four sequential typhoons in 2014 based on multiple satellite observations and Argo floats[J].Remote Sensing, 2021, 13(19): 3805.

[26] XU H B, TANG D L, LIU Y P, et al.Dissolved oxygen responses to tropical cyclones “Wind Pump” on pre-existing cyclonic and anticyclonic eddies in the Bay of Bengal[J].Marine Pollution Bulletin, 2019, 146: 838-847.

Effects of Two Severe and Successive Tropical Cyclones on the Sea Surface Temperature and Chlorophyll a in the Arabian Sea

XU Hua-bing, MO zhen-ting, YANG Feng-cheng, SHAN Yu-cai, FU Dong-yang

（,,524088,）

【Objectives】The combined effects of two successive tropical cyclones (TC) and mesoscale eddies on the environment in the Arabian Sea (AS) were studied.【Methods】Based on remote sensing, Bio-Argo and HYCOM model data, the mechanisms of TC-induced mixing, Ekman pumping, translation speed and other factors on sea surface cooling and phytoplankton bloom were discussed.【Results and Conclusions】After TC Chapala (2015), the most significant average temperature cooling (-3 ℃) occurred in the colonic eddy where the TC’s translation speed was slow (≤ 4 m·s-1).Due to the strong mixing and significant cooling of the sea surface caused by the first severe TC Chapala, TC Megh (2015, level 3), which was weaker than TC Chapala, hardly caused deeper mixing and the cold water cannot be carried to the surface layer, inhibiting the second cooling, but the sea surface temperature recovers slowly and the persistent cold temperature lasts up to two weeks, much longer than the cooling caused by a single TC.Under the influence of two TCs, the concentration of surface chlorophyll a (Chla) in the AS increased significantly, especially in the three cyclonic eddies.TC Chapala slowly passed the cyclonic eddy in the central AS, where the mean Chla in this cyclonic eddy increased to 0.93 mg·m-3(4.6 times the pre-cyclone level).After the second TC Megh passed, the sea surface Chla continued to increase, reaching a mean Chla of 1.48 mg·m-3in the cyclonic eddy region near the shore, and the phytoplankton recovered to the pre-TC level only after 3 weeks.It should be noted that although the intensity of both TCs exceeded level 3, the sea surface cooling and Chla changes in the anticyclonic eddy were not significant, mainly due to the thicker mixing layer and downwelling caused by the anticyclonic eddy which offset the TC-induced mixing and upwelling.What’s more, based on the Bio-Argo observation, the successive TCs induced a decrease in dissolved oxygen in the subsurface in the hypoxic zone of the AS.The responses of the upper ocean of the AS depend on not only the TC’s wind speed, translation speed and Ekman pumping, but also the pre-existed mesoscale eddies.

successive tropical cyclones; sea surface temperature; chlorophyll a; mesoscale eddy

P76

A

1673-9159（2022）02-0062-09

10.3969/j.issn.1673-9159.2022.02.008

2021-11-16

國家自然科學基金項目(42106148)；廣東省教育廳青年創新人才項目（2021KQNCX028）；廣東海洋大學科研啟動經費資助項目（R20008）；湛江市創新創業團隊引育“領航計劃”項目（211207157080994）

徐華兵（1990－），男，博士，從事海洋生態遙感研究。E-mail:xuhuabing1990@163.com

付東洋，男，教授，從事海洋水色遙感研究。E-mail:fdy163@163.com.

徐華兵，莫鎮廷，楊豐成，等.兩個超強連續熱帶氣旋對阿拉伯海海表溫度和葉綠素a影響[J].廣東海洋大學學報，2022，42（2）：62-70.

（責任編輯：劉嶺）