2017年夏季,秘鲁北部海岸经历了异常强且具有破坏性的降雨。2017年1月至3月间的降雨量仅与1982–1983年和1997–1998年的重大厄尔尼诺事件相当(Martínez Grimaldo和Morón,2017年;ENFEN,2017年)。这种极端降水与秘鲁沿海东南信风的异常减弱有关,这阻碍了沿海上升流,并导致东太平洋地区温度显著升高(Takahashi等人,2018年;Rodriguez-Morata等人,2019年)。尽管2017年的沿海厄尔尼诺现象具有局部性,但它对秘鲁的生态系统产生了广泛而显著的影响,类似于1982–1983年和1997–1998年全流域厄尔尼诺事件期间的影响(Ramírez和Briones,2017年)。像1925年的沿海厄尔尼诺事件一样(Takahashi和Martínez,2019年),其特点是海表温度升高以及风和海洋环流模式的紊乱,通常会对海洋生态系统和沿海社区造成灾难性影响。
2017年的沿海厄尔尼诺现象对秘鲁北部的海洋生态系统产生了深远影响,严重扰乱了上升流过程,并引发了生物生产力的连锁反应。作为秘鲁海洋生态系统中的关键物种,anchoveta鱼被驱赶到南至瓦尔梅(10°S)以南的地区,并在萨拉韦里(8.2°S)至秘鲁最南端沿海地区聚集,整个夏季期间没有观察到其繁殖或产卵活动。此外,与温暖水域相关的物种(如鲣鱼和金枪鱼)的数量有所增加(ENFEN,2017年)。
由于海表温度在短时间内迅速且持续升高,2017年的沿海厄尔尼诺事件被归类为严重的海洋热浪(Hobday等人,2018年;Pietri等人,2021年;Mogollón等人,2023年)。在钦博特(9°S)沿海约10海里的某些区域,海表温度超过了28°C,达到了1982–1983年和1997–1998年全流域极端厄尔尼诺事件期间也未见过的水平(Paulino Rojas等人,2019年)。相比之下,2008年7月发生了一次沿海厄尔尼诺现象,但近岸温度不足以引发显著的降雨事件(Hu等人,2019年)。因此,2017年的沿海厄尔尼诺事件为研究短期气候变化对秘鲁北部海洋环境的影响提供了重要机会。
几种海洋过程与厄尔尼诺现象密切相关,在塑造海洋生态系统动态中起着关键作用。关键过程包括温跃层深度的变化、海洋分层的变化、赤道波扰动以及上升流和下沉流速率的变动。在厄尔尼诺事件期间,这些过程会发生显著改变,通常导致上升流速率减弱、温跃层加深以及分层结构改变(Colas等人,2008年;Echevin等人,2014年;Espinoza-Morriberón等人,2017年),所有这些都会减少表层水体中的营养物质。营养物质的匮乏直接限制了浮游植物的生长,从而导致生物生产力显著下降,进而通过海洋食物网产生影响,波及渔业和沿海经济(Barber和Chavez,1983年)。
为了有效评估这种条件下北部海洋生态系统的健康状况,本研究重点关注了两个关键指标:叶绿素a(chla)浓度(作为浮游植物生物量的代理指标,Mogollón等人,2024年)和高生产力区(HPZ),后者代表生物活动较为活跃的区域。我们的目标是量化2017年沿海厄尔尼诺期间叶绿素a浓度和HPZ范围的变化,并探讨驱动这些变化的大气和海洋学因素。通过研究关键物理机制(如风向逆转、热量通量的变化、海表温度的变化以及上升流速率的减弱),我们旨在评估这些过程如何影响该地区的生产力模式。
理解这些动态对于预测沿海生态系统对未来快速变暖事件的响应至关重要。随着气候变化导致海洋热浪变得更加频繁和强烈(Frölicher等人,2018年;Frölicher和Laufkötter,2018年)(例如2017年的沿海厄尔尼诺事件,已被归类为MHW),本研究提供的见解可以提高我们预测海洋生物多样性、渔业和沿海社区潜在后果的能力。通过这些结果,我们可以为基于生态系统的管理和适应策略提供科学依据,以减少这些重要生态系统对气候变率和极端变暖事件的脆弱性。