1號颱風黃蜂即將到來,科學家卻發現颱風不完全是破壞者…

今年第1號颱風「黃蜂」已於12日晚在西北太平洋洋面生成。颱風不僅可以改變海洋的環境，也可以影響海洋的生態系統，影響非常重大。對於大多數人來說，颱風是讓人談及色變的，但科學家卻發現颱風不完全是破壞者。

出品："格致論道講壇"公眾號（ID：SELFtalks）

以下內容為中國科學院南海海洋研究所研究員唐丹玲演講實錄：

廣東的同學們、朋友們對「颱風」的概念不會陌生，對颱風的災害也不會陌生，尤其是給我們的生活帶來不方便。事物是有兩面性的，颱風一方面給人們帶來災害，但颱風對我們有沒有什麼好處呢？

我來自中國科學院南海海洋研究所，主要從事的是浮遊植物的研究，以及海洋生態系統的研究和海洋遙感。今天的主題就是浮遊生物裡面的浮遊植物，這是一種單細胞的生物。非常小，肉眼是看不見單個細胞的，通常我們要藉助顯微鏡才能看見。

浮遊植物與颱風存在相關性

這個單細胞生物跟巨大的颱風有什麼相關性呢？

這個就是我們平常研究的，或者是我們大家都知道的浮遊植物，體積非常小，看不見的，顯微鏡底下是什麼樣的呢？

就是這個樣子的，這是其中的一個單細胞，我們以前做的研究是在顯微鏡底下看它的大小，數這些線條，通過測量線條的長度來進行分類，同時觀察它是如何生長，怎樣繁殖。研究它們的生長繁殖規律。

當這個浮遊植物單細胞生長的時候，一分為二，二分為四，四分為八……這就在海洋中形成一大片的浮遊植物，我們稱之為藻華。

這實際是海洋最初級的生產力，是海洋最基層的食物鏈底端。但是當它大量繁殖，或者它在特殊的環境下，它也會相應產生一種有害的藻華，我們叫赤藻，顏色不同。有些赤藻可能會產生一些毒素，甚至會對海洋生物有危害。

這是單細胞的赤藻，在我們研究這些浮遊植物的時候，一般都是在顯微鏡底下看。

現場看，我們將看到在什麼樣的情況下會發生藻華。

圖片來源：新聞報導

有害的赤藻（圖片來源：新聞報導）

香港1988年赤潮

什麼樣的情況下會產生毒素，或者不產生毒素呢？我們就需要大面積的觀測，以及長期的數據來支撐我們的研究。這個研究在過去是相當困難的，在海洋上進行長時間的測量數據，同時布置很多測量點，這是很難實現的。

利用衛星遙感觀測海洋中的變化

我十分幸運，在讀本科時學習到浮遊植物，讀研究生的時候，我就學習了海洋生物。在讀博士的時候，接觸到衛星資料。在那時衛星算是高科技產品，天上衛星可以觀測到海洋中肉眼看不見的細胞，很奇妙。

是怎樣測量到呢？因為浮遊植物體內有葉綠素，葉綠素的含量可以表徵浮遊植物的量，衛星利用陽光照在浮遊植物的葉綠素上，再經過散射，就可以監測到浮遊植物裡面葉綠素的含量。因此我們就可以知道浮遊植物在海洋中的分布、密度、變化等等。

我小時候就一直喜歡藍色，喜歡海洋的藍色，喜歡天空的藍色。我們現在就用天上的衛星來看看海洋。

這個就是我們經常講到的海洋遙感或者說衛星遙感，其中最常用的是海洋遙感。我們現在知道很多衛星，比如說通訊衛星等等。

科學家用到的是海洋衛星，這個是我們用衛星探測的海洋數據。衛星檢測到海洋中葉綠素的數據時，我們首先看到的是中國沿海浮遊植物葉綠素的分布情況，是不是很奇妙呢？

衛星遙感

衛星除了能夠看到葉綠素以外，還能看到海水溫度等，比如說全球海洋溫度的變化。這就是全球的溫度變化情況，紅色表示比較高的溫度，藍色表示比較低的溫度。

當我們用連續的衛星來看浮遊植物和海洋裡面的溫度變化情況時，我們可以看到海流的狀況，比如說暖水的流向，冷水如何翻動。

全球海洋溫度分布

海洋溫度與洋流

同時，它也顯示了全球的浮遊植物分布變化，我們可以看到有些地方數值比較高，有些地方浮遊植物濃度比較低。

進一步來研究浮遊植物的變化情況。從局部來說，在南海可以看到浮遊植物的生長圖，它呈一個巨大的噴射狀，從沿岸地區迸發噴射到海洋裡。這些都是由無數看不見的單細胞藻類生長決定的。

浮遊植物的葉綠素變化

這一張圖顯示了阿拉伯海浮遊植物的分布情況，它像是一個海洋裡的大漩渦。所以我們利用衛星遙感的數據可以了解全球浮遊植物的分布情況。

阿拉伯海的浮遊植物葉綠素

而且也可以很清楚的看到一些局部的，非常漂亮的浮遊植物分布。這種研究在過去沒有衛星遙感的時候，我們難以做到。

當我們身處在其中是很難知道這是漩渦狀或者噴射狀，因為漩渦的面積巨大，一般直徑200—300公裡。

颱風對浮遊植物和海洋環境的影響

進一步研究可以看到浮遊植物大面積的突然間生長。這跟海洋環境和風是有關的，是由於風的驅動和營養鹽再分布程度不同。颱風是如何能夠驅動營養鹽的分布呢？

形成於熱帶或副熱帶26℃以上廣闊海面上的熱帶氣旋

全球檯風路徑

當颱風到達陸地的時候，它可能帶來一些災害，它在海上是什麼情況？首先給大家看看全球的海洋分布，南海在西太平洋地區，西太的颱風跟南海的颱風都是很頻繁的，所以它給我們提供大量研究颱風的數據源。

颱風跟浮遊植物有什麼相關性呢？首先我們研究了2005年的達維颱風，來自南海海南島的朋友可能有所了解，當年颱風非常強烈，從菲律賓一直橫穿到海南島。

颱風「達維」，2005

在自然界裡，在海洋裡面是怎樣的情況呢？這個就是颱風的冷跡，紅色表示颱風比較強，可以看到當颱風到達海南島旁邊，程度非常強勢。

颱風「達維」路徑，2005

對比颱風過後的衛星遙感浮遊植物的分布情況，可見颱風之後，海洋的海色圖有很大的變化。衛星遙感數據顯示在海南島的右側海岸，有一大片浮遊植物生長。同時衛星遙感也告訴我們這片區有相應的溫度的降低，大家看到紫色、藍色表示溫度降低。

颱風過後使海面溫度降低，這是有一定意義的。

第一個意義是颱風會把海表面的熱溫帶走，具有調整溫度的作用；第二，冷雨落下形成降溫；更為重要是颱風對海洋物理的作用，它把海水上層水充分混合。南海海水上層比較熱，底層稍涼一些，混合以後使上面的海水溫度降低，同時具有風泵的作用，把海底層的水泵上來。

衛星遙感南海海水溫度分布 （降溫）

這個降溫的作用力有多大？其實降溫面積比海南島的面積大好幾倍，這就是颱風對海洋的影響。

大部分颱風從海面走過的時候都會帶來一個降溫的過程，我們叫冷跡，會導致海水有非常強的降溫。降溫就說明颱風把底層的水帶上來，這就是巨大風泵的作用，在海洋裡面翻江倒海。

颱風不僅可以改變海洋的環境，也可以影響海洋的生態系統，影響非常重大。

除了利用衛星遙感研究以外，我們也會到海洋進行採樣研究，把現場的數據跟衛星的數據相結合。我還想強調的一點是，颱風對海洋生態的效應，在南海是非常明顯的，為什麼呢？

颱風在南海的生態的影響 特別明顯

因為我們南海是一個半封閉的海，跟外邊的交流不夠多，另外南海比較溫暖，比較熱，是在熱帶、亞熱帶地區，海面上的溫度特別高，水比較輕，所以它的分層現象比較嚴重。表層的水比較熱，比較輕。

這就影響了海水的自我交換，更多的營養鹽是存在於海底的，營養鹽越向下越多。從浮遊植物本身的分布來看，它除了體現在表層以外，它在次表層還有很大的分布。

這是因為在次表層的營養鹽比較多，在這裡它能夠接收到陽光，能夠進行光合作用。所以南海颱風影響是比較明顯的，颱風來了以後，就更容易改變溫度，把下層的高營養鹽水泵上來。

帶著這個想法，我們繼續做下一個研究。就像剛才我給大家舉的例子，颱風從東到西我們可以看到浮遊植物藻華，當颱風來臨時，它運行的速度減慢，當在某一個地方停留的時間長不同，它所造成的影響是不一樣的。

比如蓮花颱風，從南到北的時候，它在這個地方停留幾天以後，我們發現浮遊植物的藻華生長的特別繁盛而且非常漂亮，呈一個大的漩渦狀，這是颱風給浮遊植物繁殖帶來很重要的一個機遇。

強熱帶風暴「蓮花(Linfa) 」 路徑

蓮花颱風過後可以看到它的水溫變化，水溫沿著颱風路徑慢慢降低，藍色部分表示水溫降低。另外用數字模型研究，看看颱風過後是不是能夠在海洋裡面形成一些漩渦。使部分海洋冷水上湧，我們稱之為上升流，或者上層混合。

衛星遙感浮遊植物葉綠素分布

這個數據就能顯示，有一個漩渦從南到北的路徑，我們也能看到溫度降低的過程，利用衛星遙感的數據，結合現場的數據，以及參考模型的數據都能很好解釋和證明颱風對浮遊植物的影響。

衛星遙感南海水溫變化連續圖

模型南海海流變化連續圖

這樣我們就提出了一個「風泵」的概念。颱風就像一個巨大的風泵，可以把海底深層，富有營養鹽的水分，也是比較寒冷的水分泵到海表促進了海洋的初級生產力。這種初級生產力是提供給魚蝦的食物，是食物鏈的最底端。

颱風「風泵」作用

海洋生物鏈

有意思的是，我們出海研究發現，颱風前後當地海洋的漁業資源是有很大的變動。

漁民跟著颱風的路徑捕漁

更有意思的是，當地漁民並沒有接受專業的教育，但是他們很聰明，根據世世代代的經驗，能夠在颱風過後跟著颱風的路徑去捕魚，因此他們的收穫更大。所以這啟示我們學習知識能更好的了解如何致富。

颱風就像一個很大的泵，當它登陸時也會產生一些災害，就是強風與風暴潮，還有大浪拍岸引起的災害。

2019.8 利奇馬 強風、強降雨

超級颱風「榴槤」橫掃菲律賓

除了負面的影響之外，還給我們帶來比較高的海洋初級生產力，給我們帶來一些正面的影響。所以任何事情是有正反兩面的。

海洋生態系統

我們的工作利用了衛星遙感這個平臺和新的技術來做颱風的海洋生態效應的影響研究。我們可以從微小的單細胞浮遊植物研究到巨大的颱風，終於將大海的藍色與天空的藍色結合在一起。

同時我做這份工作取得的一些成績，也特別感謝遙感和新的技術，希望朋友們在工作中樂意接受一些新鮮事物，合理利用新的技術更好提高我們的工作和生活水平。

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