Hệ sinh thái sinh vật phù du - cấp đầu tiên trong lưới thức ăn - đóng vai trò quan trọng trong đa dạng sinh học của vùng Biển Đông. Nghiên cứu mô phỏng sử dụng mô hình kết hợp vật lý/ sinh địa hóa với độ phân giải cao (4 km) áp dụng trên vùng Biển Đông trong các năm 2016/2017 cho thấy biến thiên mạnh theo mùa của nồng độ các chất dinh dưỡng (nitrat, phốt phát, sicilat) và chất diệp lục (Chl-a) lớp bề mặt. Trên phần lớn lưu vực, nồng độ chất dinh dưỡng và chất diệp lục đạt cực đại vào mùa đông và có giá trị thấp nhất vào mùa hè. Tại khu vực nước trồi Nam Việt Nam, nồng độ bề mặt các chất dinh dưỡng và Chl-a cao nhất vào mùa hè và thấp nhất vào mùa đông. Nồng độ nitrat, phốt phát, silicat và Chl-a trung bình lớp bề mặt vùng xa bờ lần lượt là 7,9 mmol/m3, 0,74 mmol/m3, 23,7 mmol/m3, 0,27 mg/m3 vào tháng 12-1; và 7,2 mmol/m3, 0,69 mmol/m3, 21,7 mmol/m3, 0,1 mg/m3 vào các tháng 5-6. Kết quả mô phỏng cũng cho thấy chu kỳ theo mùa tương tự nhau của sinh vật phù du: nồng độ cao vào mùa xuân-hè và nồng độ thấp vào mùa đông.