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《Nature：遥感卫星揭示海洋叶绿素中的气候变化趋势》

  • 来源专题：中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者： liguiju
  • 发布时间：2023-09-17

  • 人们认为，强烈的自然变化掩盖了地球观测卫星观测到的浮游植物种群可能由气候变化驱动的趋势，而这种变化需要至少30年的连续数据才能被发现。英国南安普顿国家海洋学中心的研究表明，气候变化趋势在海洋颜色（遥感反射率，R rs）中反应更快，因为R rs具有较低年际变化的多变量波段。这项研究分析了Aqua 卫星上的中分辨率成像光谱仪（MODIS）20年R rs时间序列。在过去的 20 年里， R rs以及海洋表面生态在大部分海洋中发生了显著变化。R rs的变化对浮游生物在海洋生物地球化学循环中的作用以及由此产生的海洋碳储存以及对较高营养层的浮游生物消耗和渔业都有潜在影响。鉴于浮游生物生态系统在海洋食物网、全球生物地球化学循环和碳循环—气候反馈中的关键作用，这项研究对海洋保护和治理意义重大。（熊萍 编译）

  • 原文来源：https://www.nature.com/articles/s41586-023-06321-z
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相关报告

  • 《海洋遥感揭示全球海洋涡旋对叶绿素分布的影响研究取得进展》
    • 来源专题：中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者：liguiju
    • 发布时间：2021-02-23
    • 海洋中叶绿素的含量和分布是影响大气-海洋物质能量交换和海洋碳储存的重要因素。卫星海洋遥感能够在全球尺度上揭示涡旋和叶绿素的分布，为研究它们之间的内在联系提供了观测基础。海洋试点国家实验室海洋动力过程与气候功能实验室徐永生研究员团队近日在这方面研究中取得进展，在全球尺度上揭示了涡旋对海洋生态的影响。 海洋上层的营养盐在一定程度上源自于陆地，在远离陆地的大洋中心区域，同样存在着丰富的营养盐和海洋生态系统。徐永生团队通过对海洋涡旋的发源地、迁移轨迹和所携带叶绿素的分析发现，海洋中大量的涡旋发源于海盆东侧近岸海域，受到近岸上升流和径流所携带的陆源物质的影响，该区域的海水富含营养盐，形成了大量富含营养盐的涡旋。进一步，这些富养涡旋向西迁移到了开阔大洋，形成若干宜于叶绿素生长的小生态系统，因而使远离陆地的大洋中心区域叶绿素浓度得以显著提升。 当近岸生成的富养涡旋传播到深海大洋时，使营养盐（或叶绿素）含量显著高于背景场，而不同极性涡旋之间叶绿素的含量差别其实相对并不大。与中高纬度的东向背景环流相反，这些西向传播的海洋涡旋在一定程度上重塑了全球海洋的营养盐和叶绿素的输运和分布。特别是对于广阔的太平洋，如果没有西向涡旋的输运作用，太平洋中心大部分区域的叶绿素水平将与实际情况大不相同，表明了涡旋对海洋叶绿素的分布和营养盐的输运有重大影响。上述成果近日在国际知名期刊Remote Sensing of Environment（《环境遥感》）发表,第一作者为海洋动力过程与气候功能实验室在读博士生赵丹丹，徐永生研究员为通讯作者兼共同第一作者。 目前，针对海洋涡旋的识别主要依靠传统的卫星高度计。由于高度计载荷仪器噪音的限制，传统高度计的实际分辨率在100公里以上（分辨率在波数谱上定义为海洋信号大于误差信号的最小尺度），因此只能观测到中尺度（百公里尺度）以上的涡旋。海洋中存在数量众多的亚中尺度涡旋，当这些亚中尺度涡旋被观测到的时候，或许能够进一步更新人们对物理海洋过程与海洋生态关系的认识。 成果链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0034425720306180?via%3Dihub
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  • 《全球变化模式以及海洋表面温度和叶绿素a的变化》
    • 来源专题：中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者：mall
    • 发布时间：2018-10-18
    • 了解海洋变化的时空格局对于海洋可持续发展、海洋保护与海洋管理而言非常重要。研究人员采用的预测模式受到天气和气候变化的影响，这些变化发生在几天到几千年的时间范围内。虽然在长时间尺度上改变气候非常重要，但大多数人类活动和规划仅限于较短的时间尺度，通常不到十年。而几年到几十年的变化及其模式将对所有海洋活动的可持续性和海洋生计产生直接影响。在这些较短的时间尺度上了解所观测到的海洋状态空间格局、趋势与变化，对于补充管理政策、开展海洋监测和制定海洋规划工作非常重要。 海洋表面温度的变化与其他变量的变化有关，包括如叶绿素a浓度（Chl-a）、初级生产力、物种生理反应和物种分布等生物变量。Chl-a的时空变化模式及其与温度之间的关系，直接将气候变化与海洋生态系统的动态联系起来。虽然全球平均气温正在上升，但在不同时间尺度上的变化趋势和方差方面，不同区域的不同地点都存在着差异。这同样适用于初级生产力和其他海洋变量的变化。了解重要海洋变量在十年时间尺度上的变化模式与变化情况，是我们适应海洋状态变化能力的关键组分。虽然长期平均条件的变化受到了最多的关注，但还没有对这些平均值周围的年代际变化进行评估，那我们就不太可能成功应对观测到的气候影响及预测到的未来气候影响。短期变化可能压倒了许多地区的平均变化，导致短期事件的发生，如海洋热浪、当地生产力与生态系统结果变化以及长期趋势方向的改变。 海表温度（SST）和叶绿素a浓度（Chl-a）通常是相关的。海洋表面的变暖增加了上层海洋的温度分层，并且可能与表面混合深度的减少有关。较温暖的温度倾向于增加Chl-a，而增加的辐照度或降低的营养物可用性倾向于减少Chl-a。根据每个因子的大小，浮游植物细胞的Chl-a将发生变化（称为“光驯化机制”）。细胞Chl-a的这些变化可能与初级生产的变化无关。在一些情况下，混合层深度的加深可能增加营养物到混合层的垂直传输，可能导致与浮游植物分裂速率增加相关的Chl-a增加。越来越多的证据表明，在某些地方，风速增加可以克服由于变暖引起的任何潜在分层增加，并产生增加的Chl-a。然而，海洋中的这些过程在多个空间和时间尺度上是可变的，这对生态系统动态具有重大影响。了解SST和Chl-a的年度变化的模式，是对SST和Chl-a多年变化的补充理解。 海洋环境中数十年规模的变化对海洋资源的管理和利用提出了一系列挑战。近期发表在《Scientific Reports》上的一篇文章中，研究人员专门分析了2002年12月至2015年1月期间SST和Chl-a的每日全球卫星观测数据，并特意地试图理解它们的季节变化模式、长期变化趋势以及两者之间的共变关系。研究确定了年度变化发生的位置以及SST和Chl-a的年度变化范围。该研究估计的年度变化是对每个细胞的变异进行了去趋势估计，这与先前的分析形成对比。这些分析量化了海洋分箱区域内的变化，并假设每个区域内没有时间变化。在这项工作中，研究人员通过明确划分这些变异来源以避免混淆。然后，研究团队对比了SST和Chl-a之间的变异模式，并表明观察到的SST和Chl-a之间的共变模式。研究指出，SST和Chl-a之间的正负关系均表明，SST可能不能单独作为全球范围内Chl-a变化的良好预测因子。 该研究使用统计方法分析了14年来海表温度（SST）和海洋颜色（Chl-a）的全球时间变化及共同变化来源，这些统计方法将变化来源划分为年际和年度组分，并明确说明了每日自相关关系。海表温度的变化随着纬度的增加而呈现出明显的递增变异带，而叶绿素a浓度的年度变化则在大多数中纬度地区显示出高变异带。SST和Chl-a的共变模式表明了影响Chl-a变化和变异的几种不同机制。该研究的高空间分辨率分析表明，这些可能在相对较小的空间尺度上运行。有大片区域显示出海表温度变暖和叶绿色a浓度上升，这与显示海表温度变暖和叶绿色a浓度下降的区域形成鲜明对比。SST和Chl-a年度变化的共变模式揭示了较宽的纬度带变化。在较小的时间尺度上，上升流发生的地方往往存在显着的区域异常。在年代际时间尺度上，海表温度、叶绿色a浓度及二者协方差的趋势和变化存在高度的空间异质性，这表明我们必须在适当的区域上进行监测和资源管理。 （於维樱 编译）
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