哈尼法鲁湾是位于马尔代夫巴阿环礁（Baa Atoll）内的一个小海湾，面积约为700 x 400米。海湾三面被浅水礁石（2-6米深）环绕，西侧的入口部分被一个类似岬角的突起所限制。这里是已知最大的礁蝠鲼Mobula alfredi聚集地（Armstrong等人，2021年），该物种被IUCN红色名录列为易受人类活动影响的物种（Marshall等人，2022年）。M. alfredi是食浮游动物的动物，它们的聚集与浮游动物浓度的增加有关，这使得觅食更加高效（Anderson等人，2011年；Armstrong等人，2021年）。尽管先前的研究已经指出了海洋和大气条件与这些聚集现象之间的关联（例如Armstrong等人，2021年；Harris & Stevens，2021年），但使哈尼法鲁湾成为高觅食活动地点的物理机制仍不甚清楚。
M. alfredi在哈尼法鲁湾的出现与季风季节有关：在西南季风期间出现，在东北季风期间则消失（Anderson等人，2011年；Armstrong等人，2021年；Harris & Stevens，2021年）。在更短的时间尺度上——在西南季风期间，已发表的观察结果和传闻显示（例如Harris和Stevens，2021年；Stevens，2016年），蝠鲼在涨潮时聚集，在高潮后约两小时分散。M. alfredi在哈尼法鲁湾表现出“飓风式觅食”行为，即它们以圆形轨迹游动形成觅食链（Stevens，2016年），这种行为仅在哈尼法鲁湾和全球另一个地点观察到。虽然目前的研究主要将M. alfredi在哈尼法鲁湾的聚集与季风变化及浮游动物浓度的变化联系起来，但这种在潮汐时间尺度上的增强型觅食行为可能受到物理因素的影响，尽管这一点仍不确定。
多种驱动上升流和下降流的机制可以导致浮游动物的积累和集中（Genin，2004年；Genin等人，2005年；Graham等人，2001年）。在许多海洋环境中，涡流——从大型中尺度涡流到较小的地形涡流——在集中营养物质和浮游生物方面起着关键作用，从而形成局部的高生产力热点（Condie & Condie，2016年；Hood等人，1999年；Wolanski & Hamner，1988年）。同样，食浮游生物的生物通常利用海洋锋面，在那里汇聚和随后的下降流会积累并困住浮游生物，提供有吸引力的觅食机会（Fiedler & Bernard，1987年；Weeks等人，2015年）。
巴阿环礁是一个地形复杂的环境，水流经常与地形特征相互作用，形成时空动态的流动模式。在其他具有类似哈尼法鲁湾几何特征的地方也观察到了地形涡流（Davies等人，1995年；Pawlak等人，2003年；Signell & Geyer，1991年），这支持了这里可能存在类似机制的可能性——然而这些涡流此前尚未在该地点被观察到、测量或建模。
涡流是世界海洋中的普遍现象，在不同空间和时间尺度上对营养物质、浮游生物和其他生物物质的传输和分布起着关键作用（Faghmous等人，2015年）。从影响数十至数百公里海洋生态系统的大型中尺度涡流（McGillicuddy等人，1998年），到沿海/浅水环境中的小尺度地形涡流（Davies等人，1995年；Murdoch，1989年；Signell & Geyer，1991年），这些动态结构有助于形成局部的高生产力热点。在像哈尼法鲁这样的浅水沿海区域，小尺度涡流可以在被动输送的颗粒物（如浮游生物）的集中和滞留方面发挥关键作用（Murdoch，1989年），为食浮游生物的动物提供良好的觅食条件。
涡流主要通过涡流滞留和涡流汇聚过程来捕获和集中生物物质（Condie & Condie，2016年；Hood等人，1999年；Hudson等人，2021年）。涡流滞留发生在颗粒物（如营养物质或浮游生物）在涡流旋转流中循环时，相对于周围水体被滞留并保持较长时间（Condie & Condie，2016年；Hudson等人，2021年；Mullaney & Suthers，2013年）。相比之下，涡流汇聚涉及涡流核心的水向下运动，将表层水吸入其中。这一过程有效地将周围水体中的浮游生物和其他颗粒物集中到涡流中心（Hood等人，1999年）。这两种机制都可以通过捕获和集中浮游生物和其他有机物质来增强涡流结构内的生物活动。
岬角涡流是在岬角或半岛等海岸特征后方形成的涡流，水流与尖锐地形相互作用产生。由于它们是由地形生成的，因此其位置是可以预测的。当它们由潮汐流与岬角的相互作用驱动时，其出现的时间也可以预测，有时会在连续的潮汐中形成（Lin等人，2017年；Signell & Geyer，1991年）。这些反复出现的水动力特征已被发现具有生物学重要性（Murdoch，1989年；Russell & Vennell，2017年），能够将海洋浮游生物物种带入沿海水域，供捕食者利用。
在这里，我们旨在阐明在潮汐时间尺度上促进M. alfredi在哈尼法鲁湾聚集的具体物理机制。希望这能为了解导致M. alfredi在此地大量聚集的海洋学和大气条件提供见解，从而更好地保护这一及其他类似环境。
站点描述
站点描述
哈尼法鲁湾位于哈尼法鲁（Hanifaru）的南侧，这里还有一个大型潟湖（图1），潟湖周围有4-8米深的礁石。海湾通过一条约25米深的通道向西北方向开放，这大致是季风季节（西南季风）期间潮水进入的方向。海湾与这条通道之间由南部边缘的一个类似岬角的突起分隔开来。
模型验证
模型结果与哈尼法鲁清洁站（Hanifaru Cleaning Station）、哈尼法鲁结核区（Hanifaru Nodule Out）和达拉万杜胡通道（Dharavandhoo Channel）的实地观测数据进行了比较（图1，位置分别为B、A和C）。摩擦系数为0.075时，模型在准确性和偏差方面达到了最佳平衡，尽管其nRMSE略低于摩擦系数为0.1的模型。因此，最终选择了摩擦系数为0.075的模型（表2）。模型对涡流粘度的变化不敏感。
模型拟合效果良好（Willmott）
潮汐环流模式
环礁规模的向东涨潮和向西退潮（图4）构成了哈尼法鲁湾内部细尺度环流模式的基础，突显了潮汐作用的主导地位。当向东流动的涨潮与海湾入口处的结核区相互作用时，会发生水流分离，从而形成顺时针方向的涡流（图5）。这种涡流在多个潮汐周期中持续出现，证明了其作为反复出现的水动力特征的高度稳定性。
结论
本研究表明，潮汐作用在塑造哈尼法鲁湾的水动力环境方面起着关键作用，在涨潮期间驱动了结核区后方持续且反复出现的地形涡流的形成。流线分析和涡度分析证实，这种涡流具有很强的滞留能力，能够有效地将颗粒物困在其核心直到潮水退去。颗粒物追踪模拟进一步说明了这一机制如何促进...
CRediT作者贡献声明
菲尔·霍斯古德（Phil Hosegood）：撰写——审稿与编辑、监督、资源管理、项目协调、方法论设计、调查实施、资金获取、数据分析、数据整理、概念构思。克里斯托弗·斯托克斯（Christopher Stokes）：撰写——审稿与编辑、监督、软件使用、方法论设计、概念构思。蒂姆·斯科特（Tim Scott）：数据分析。哈维·凯恩斯（Harvey Cairns）：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、可视化制作、方法论设计、调查实施、数据分析、概念构思。丹尼尔·康利（Daniel Conley）：撰写——
利益冲突声明
? 作者声明以下财务利益/个人关系可能被视为潜在的利益冲突：菲尔·霍斯古德报告称获得了Bertarelli基金会的财务支持。如果还有其他作者，他们声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。
致谢
作者感谢Bertarelli基金会通过Bertarelli海洋科学计划提供的资金支持。我们非常感谢他们的支持，这对项目的成功至关重要。同时，我们也衷心感谢Landaa Giraavaru的Manta Trust工作人员提供的宝贵帮助，以及Four Seasons Resort的慷慨支持。
