照亮海洋的生物碳泵 - 海洋生物燃料技术

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浮游植物在海洋生物学和气候中起着至关重要的作用。了解影响浮游植物初级生产的自然过程以及随着地球变暖它们如何变化是至关重要的。一项新的研究利用了欧洲航天局的气候变化倡议的数据，得出了全球海洋20年初级生产的时间序列，这为研究海洋生物碳泵提供了新的思路。

浮游植物是水生系统中的微小，自由漂浮的植物，通过吸收与陆生植物同等规模的二氧化碳， 在全球碳循环中发挥着重要作用。海洋碳循环是全球碳循环的重要组成部分。据估计，大约四分之一的人为产生的二氧化碳排放是由海洋吸收的，这些二氧化碳是由化石燃料燃烧和土地利用变化引起的。另一方面，近来在扩展和提高各种基于遥感的产品的质量方面取得了重大进展，这些产品捕获了海洋碳循环的不同方面。

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初级生产是一个生态术语，用于描述在阳光下通过光合作用由二氧化碳和水合成有机物质。

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即使初级生产力的微小变化也会影响二氧化碳的浓度，并影响生物多样性和渔业。

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随着海洋表层因大气中温室气体的增加而变暖，浮游植物的生产力将需要被持续和系统地监测。尽管在研究生产力时必须进行实地测量，但卫星数据对于提供全球性浮游植物及其在气候变化中的作用和对气候变化的响应至关重要。

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在最近发表在《遥感》上的一篇论文中，科学家们使用了海洋颜色气候变化倡议的数据来研究初级生产的长期模式及其年际变化。他们将长期卫星数据与原位测量相结合，评估了1998-2018年全球年度主要生产力。

初级生产的变化，因地点、季节的不同而年复一年地变化。他们发现，全球每年的初级生产量每年约有38至42亿吨。他们还观察到了几个地区差异，沿海地区的产量高，远洋的产量低。

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初级生产量(primary production)是指单位时间和单位面积上的绿色植物， ! E# T9 ]8 n4 f" s ~/ w1 \8 M/ X 通过光合作用所制造的有机物质或所固定的能量， 其生产过程的化学反应式如下:6CO2+12H2O--→C6H12O6+6O2+6H2O (条件:2.8×10J叶绿体)

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该论文还强调指出，浮游植物生产力水平的提高和降低与主要的地球系统过程（如厄尔尼诺现象，印度洋偶极子和北大西洋涛动）一致。

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印度洋偶极子，简称IOD，是一种在印度洋的海温异常现象， 5 y8 f- f. Y( Q 和厄尔尼诺类似，只是位置不同，而厄尔尼诺是发生在太平洋的海温异常现象。 / |3 r3 y, X& G" b. Q6 @( H, l 北大西洋涛动是指北大西洋地区海平面气压场上南北方向的持续反相振动。 6 Z+ x2 x2 G' a8 z+ f- t. q 作为三大涛动之一,是由沃克在本世纪20年代首先提出的。

普利茅斯海洋实验室的杰玛·库尔克（Gemma Kulk）是该论文的主要作者，他评论说：“每个人都明白为什么雨林和树木很重要-它们是地球的肺，吸收了大气中的二氧化碳。被忽视的是海洋是同等重要的！您的第二次呼吸都来自海洋。”

能够长期观察和量化初级生产将有助于科学研究和仿真建模，并能确定气候变化对这些过程的影响。同样，也可以通过初级生产力的变化反向推理出气候变化的趋势。

普利茅斯海洋实验室和海洋色彩CCI项目的科学负责人Shubha Sathyendranath补充说：“尽管数据记录跨越20年，但重要的是至少要等待30年才能确定任何清晰的气候趋势有足够的信心。

“至关重要的是，应定期扩展和维护作为“气候变化倡议”一部分的海洋颜色数据集，以便我们有经验记录记录海洋生物群对气候变化的响应。由此，我们可以开发可靠的模型，从而可以准确预测变化，以适应不断变化的世界气候的影响。”

ESA的“气候变化倡议”是一项研发计划，它将多个卫星任务的测量结果合并、校准，以生成一个全球时间序列，着眼于气候系统数据的21个关键组成部分。这些数十年的长期数据记录使科学家能够识别气候趋势，开发和测试预测未来变化的地球气候系统模型，并告知有关人员减轻和适应气候变化带来的影响。