Turbulence as a driver for vertical plankton distribution in the subsurface upper ocean

Abstract

Vertical distributions of turbulent energy dissipation rates and fluorescence were measured simultaneously with a high-resolution micro-profiler in four different oceanographic regions, from temperate to polar and from coastal to open waters settings. High fluorescence values, forming a deep chlorophyll maximum (DCM), were often located in weakly stratified portions of the upper water column, just below layers with maximum levels of turbulent energy dissipation rate. In the vicinity of the DCM, a significant negative relationship between fluorescence and turbulent energy dissipation rate was found. We discuss the mechanisms that may explain the observed patterns of planktonic biomass distribution within the ocean mixed layer, including a vertically variable diffusion coefficient and the alteration of the cells sinking velocity by turbulent motion. These findings provide further insight into the processes controlling the vertical distribution of the pelagic community and position of the DCM.

Las distribuciones verticales de la tasa de disipación de la energía turbulenta y de la fluorescencia han sido medidas simultáneamente usando un microperfilador de alta resolución en cuatro regiones oceánicas distintas, desde zonas templadas a polares y desde regiones costeras al océano abierto. Valores altos de fluorescencia, conformando un máximo profundo de clorofila (MPC) fueron detectados habitualmente en regiones poco estratificadas de la columna de agua y justo por debajo de capas con valores máximos de la tasa de disipación de la energía turbulenta. En las cercanías del MPC se encontró una relación estadísticamente significativa y negativa entre los valores de fluorescencia y energía turbulenta. En este trabajo se discuten los posibles mecanismos que pueden explicar estas relaciones, incluyendo el efecto de la variación vertical del coeficiente de difusión y la posible alteración de la velocidad de sedimentación de las células de fitoplancton por el movimiento turbulento. Estos resultados proporcionan un mayor conocimiento sobre los procesos que controlan la distribución vertical de la comunidad pelágica y la posición de los MPC.