海洋浮游植物春季水华的爆发时间与规模对全球海洋初级生产力和渔获量水平起到决定性贡献。因此，浮游植物春季水华形成机制是海洋科学中的重要科学问题。1953年，Sverdrup 首次提出临界深度假说，他将浮游植物生长与呼吸损耗达到平衡的海水深度定义为临界深度，认为当混合层深度小与临界深度，浮游植物水华就有发生的可能性。这个假说在1999年，被 Huisman 等人提出补充并形成临界湍流假说。他们认为当湍流扩散率小于临界湍流，即湍流混合使浮游植物能够克服湍流稀释并在上层水体聚集，浮游植物将会获得引起水华爆发的充足光照。2018年，Behrenfeld 和 Boss 将前人的研究升华为环境扰动假说，提出根本的原因是物理与化学的扰动，提高了混合层的光照与营养盐水平，并刺激浮游植物的分裂加速，形成水华。这些理论都离不开混合层深度与湍流扩散这两个关键物理过程的变化，然而，推动混合层深度与湍流扩散变化的水动力过程与春季水华的对应关系并不明确。
近日，华东师范大学国家重点实验室研究员刘东艳研究团队研究利用18年的卫星遥感数据与3次海洋锋面观测数据，建立了浮游植物春季水华与锋面、湍动能之间的时空变化关系。提出海洋锋面强度与结构的季节变化是推动混合层深度与湍流扩散改变的关键中尺度物理过程，与大气强迫条件共同调制了浮游植物春季水华的爆发时间与规模 (图1)。

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海洋锋面强度和结构的季节改变提高了水体稳定度，促使更浅混合层深度的形成与浮游植物在上层水体的聚积，同时加速了营养盐从近岸向陆架的输送，营造了引起浮游植物快速生长的光照与营养盐环境 (图 2)。陆架春季水华的起始时间对应着湍动能产生速率接近零的海洋环境条件 (图3)，水华的量级与锋面结构的变化时间、程度，以及更弱湍流显著相关，包含了物理聚集与生物生长两个叠加过程。

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研究结果对利用海洋生态动力学模式模拟和预测春季水华特征具有重要参考价值。研究论文发表在国际重要学术期刊 Water Research 上，来源与链接：https://doi.org/10.1016/j.watres.2022.118669 (Lv et al., 2022. The coastal front modulates the timing and magnitude of spring phytoplankton bloom in the Yellow Sea. Water Research, 220: 118669)。论文第一作者：吕婷，博士生；通讯作者：导师刘东艳研究员与王玉珏副研究员。

导师介绍：刘东艳，华东师范大学河口海岸学国家重点实验室研究员，主要从事海洋藻类生态学研究，2008年从澳大利亚回国获中科院百人计划，2016年作为华东师大 “紫江优秀青年学者” 被河口海岸学国家重点实验室引进。主持过多个国家级重点项目，在 Nature Communications、Nature Sustainability、Communications Biology、Global Ecology and Biogeography 等国内外主流学术期刊发表研究论文 200 余篇，引用 6500 余次。