长期以来，加拉帕戈斯群岛以野生动物种类繁多著称，其中有多个物种为该群岛特有。
供养这些物种的藻类数量丰富，这与群岛以西常见的一片异常低温的水域密切相关。
一项研究发现，这一冷水区的上涌很可能受大气与海洋之间高度局地化相互作用的强烈影响。
加拉帕戈斯群岛独特而卓越的生态系统的每一部分，都可追溯至其丰富的海洋藻类资源。有些动物直接以这些微小植物为食，另一些动物则又以它们为食，依此类推。许多仅见于这一太平洋群岛的独特物种，例如著名的海鬣蜥和不会飞的鸬鹚，其食物最终都来源于这些藻类。
藻类数量丰富——从技术角度而言，这些藻类是被称为浮游植物的微小植物——这是群岛以西一片异常低温水域所造成的结果，该水域常见于此处。这一冷水区是深海富营养水体上涌的结果，其上涌在炎热多雨的季节（12月至次年5月）最弱，在干燥的加鲁阿季（5月至11月）最强。
几十年来，科学家一直在推测是什么驱动了加拉帕戈斯的这一上涌现象。在缺乏确凿证据的情况下，一些人推断它是由一股向东流动的洋流与群岛相撞所驱动。
但解开上涌成因之谜的关键在于其强烈的季节性。首先，我们发现群岛以西海水的低温与当地北向风的强度有关。这与更广阔的赤道太平洋大部分海域所发生的较弱上涌形成鲜明对比，后者由盛行的西向风的强度所维持。
那么，这些北向风究竟如何驱动加拉帕戈斯周围强烈的局地上涌？我们近期针对这一问题开展了研究，该研究现已发表于《科学报告》（Scientific Reports）。我们在研究中使用了一个真实且高分辨率的该海域海洋环流计算机模型。我们希望模型能够专门聚焦于局地风力强度的影响，并尽可能排除更大尺度的变量。为此，我们将海洋在温度、盐度和水流速度等因素上的典型年平均状态进行建模，然后依据实际观测数据，以每六小时一次的大气风场、辐射、降水和蒸发变化对其施加“强迫”。
令我们惊讶的是，这一经过大幅简化的模型能够十分接近地再现加拉帕戈斯冷水区的实际季节性变化周期。随后的细致分析将海洋中强烈的湍流混合确定为上涌的确切成因。在群岛以西，似乎正在发生的情况是：北向风吹过所谓的上层海洋锋面——这些锋面是海水温度发生急剧横向变化的带状区域，类似于天气图中的大气锋面，但规模要小得多。当风吹上这些锋面时，会使温暖的表层海水与下方较冷的海水混合，并引发水下进一步的环流，将更冷的海水从深海中向上牵引。
冷水区上涌具有很高的生产力，因为更多的营养物质意味着更多的浮游植物，进而意味着更多的鱼类，依此类推。加拉帕戈斯海狗、加拉帕戈斯企鹅、不会飞的鸬鹚以及许多其他特有物种的繁殖成功，高度依赖于这一上涌过程。该海域季节性出现的濒危滤食性鲸鲨，很可能也与这些过程有关。此外，厄瓜多尔的工业金枪鱼船队是世界上规模最大的船队之一，其作业集中于该海域，半工业化、以大陆为基地的延绳钓船队也同样如此。
随后，我们在模型中调整了群岛的确切位置及其形状。这证实了加拉帕戈斯群岛的位置几乎完美，能够使风力驱动混合的强度达到最大。若没有混合作用产生的上涌，群岛周围的浮游植物生长水平将接近于在太平洋更西部所见的较为温和的水平。如果情况果真如此，加拉帕戈斯要维持其独特而丰富的特有物种将困难得多。
我们的研究结果表明，加拉帕戈斯的上涌至少很可能受大气与海洋之间高度局地化相互作用的强烈影响。这一新认识将为扩大群岛的海洋保护区规划提供依据，并有助于抵御气候变化和人类过度开发带来的日益加大的压力。
