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《Nature：人类活动对海洋表面温度季节周期的影响》

  • 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：2024-07-14

  • 深入了解人为活动对海洋表面温度季节性变化（SSTAC）的影响具有重要的科学、经济和社会意义。伍兹霍尔海洋研究所的一项研究表明，在海表温度的季节周期中，人为引起的信号已从自然变率的噪声中显现。SSTAC变化的地理模式揭示了两个显著特征：北半球中纬度地区与混合层深度变化相关性增加，以及南纬40°至南纬55°之间主要由地面风变化的稳健偶极子模式驱动。通过比较模型预测的SSTAC变化模式与四个观测的SST产品，以及51个历史气候演化的个别模型实现，研究者能够高精度地识别出这些模式。单个强迫模拟表明，SSTAC主要驱动因素来自温室气体增加，人为气溶胶和臭氧强迫的贡献较小但明显。论文指出的强大人类“指纹”可能会对海洋生态系统产生广泛的影响。（刘思青 编译）

  • 原文来源：https://www.nature.com/articles/s41558-024-01958-8
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相关报告

  • 《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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  • 《海洋变暖影响南极磷虾的分布和生命周期》
    • 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：2020-06-01
    • 澳大利亚海洋和南极研究所（IMAS）领衔的一项新研究显示，在本世纪剩下的时间里，海洋变暖可能会改变在生态和商业上具有重要意义的南极磷虾的分布和生命周期。这项研究成果已经发表在《自然·气候变化》（Nature Climate Change）杂志。研究着眼于磷虾生长栖息地可能如何受到海洋温度变化以及该物种首选食物浮游植物浓度变化的影响。该研究小组发现，南大洋85%的海域将受到中等程度影响，磷虾预计会在一年中条件最有利的时候向更南的地方移动。该研究由IMAS的博士生Devi Veytia领导，研究人员包括来自澳大利亚南极部、南极气候与生态系统合作研究中心和英国南极调查局的科学家。 Veytia表示，研究结果包括磷虾栖息地季节性分布的预测变化，尤其是在南极半岛附近北端的渔场附近。了解磷虾将如何应对气候变化和这些变化的生态影响，对保护工作和管理南大洋最大的渔场都很重要。利用气候变化的场景和一个已建立的磷虾生长模型，这项研究结合了海表面温度和浮游植物的预测，结果发现，在未来几十年里，磷虾的栖息地质量有望在春季得到改善，尤其是在更南部和大陆架地区；夏季，净变化不大，但良好的栖息地重新分布，在高纬度和低纬度地区增加，在中纬度地区下降；秋季是栖息地质量和面积下降幅度最大的季节，主要在亚南极地区。作为回应，预计磷虾的栖息地将向南迁移到高纬度地区。与此同时，一年中磷虾栖息地最理想的时间也会发生变化，春季会有所改善，但夏季和秋季重要地区会减少。 Veytia表示，季节性栖息地质量的变化，尤其是南极半岛周围，可能会扰乱磷虾与这一重要生态系统的年度循环之间的同步。同步通常能使磷虾利用季节性食物来源，生长、繁殖和储存储备度过冬天，栖息地质量的时间变化可能会造成时间不匹配，可能会影响磷虾的繁殖和种群动态。目前集中在南极半岛和南斯科蒂亚海的商业渔业也可能受到影响，导致渔业活动的分布和时间发生变化。磷虾栖息地向更南部水域的地理转移也可能对生态系统产生影响，特别是对亚南极群岛的陆基捕食者来说，它们追随自己喜欢的食物来源的能力有限。 （李桂菊 编译）
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