自然资源部海洋一所科研人员在地球科学领域TOP期刊刊发在极地海洋浮游植物物候学研究中取得的新进展

近日，自然资源部第一海洋研究所海洋生态研究中心科研人员在地球科学领域TOP期刊《Limnology and Oceanography》发表了题为“Strong and regionally distinct links between ice-retreat timing and phytoplankton production in the Arctic Ocean”的研究论文。该研究揭示了北极快速变化背景下北冰洋浮游植物初级生产过程对海冰消退时间提前的空间异质性响应及其内在机制，增进了在气候变化对北极海洋生态系统影响方面的科学认识。

                               
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图1.北冰洋海冰消退时间和浮游植物藻华动态的长期变化（卫星遥感资料结果）。（a）1998-2018年间海冰消退时间的年际变化特征（分为海冰消退开始、结束和持续时间三个参数）；（b-d）两个典型海冰消退周期（1998-2005：较晚的海冰消退期；2011-2018：较早的海冰消退期）海冰消退时间、浮游植物峰值时间和浮游植物峰值浓度变化的空间分布规律。

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/ X, E" S- Q! L. p5 b近年来，海冰快速变化及其环境和生态效应已成为全球变化领域的研究热点。海冰变化对北冰洋初级生产过程的影响研究也已广泛开展，但主要集中在海冰减退和开阔海域面积增加改变了藻华发生时间和初级生产力的总量等方面，而在藻华强度变化和初级生产过程的空间异质性响应等方面的认识仍然不足。本研究结合卫星遥感资料和地球系统模式结果分析，系统研究了北冰洋浮游植物藻华发生时间、强度和初级生产力的空间分布特征及其与海冰消退时间之间的关系。研究结果发现，在北冰洋大陆架和海盆区，浮游植物初级生产过程对海冰变化的响应截然不同。随着近年来的海冰提前消退，北极陆架区浮游植物藻华存在发生时间提早和藻华强度增加的趋势；而在中央海盆区，藻华强度则有所减弱，初级生产力也呈降低趋势。经进一步分析发现，海冰提前消退尽管增加了海区可利用光照强度，但融冰带来的淡水也会促进水体层化，抑制下层营养盐向真光层的垂向输运，加剧了海盆区的营养盐限制作用。该成果可为北冰洋生态系统变化预测研究和应对气候变化政策制定提供科学依据。本研究得到了国家留学资金委-海洋系统公派出国留学项目和国家海洋局极地考察办公室对外合作支持项目的资助。论文合作者包括美国伍兹霍尔海洋研究所、阿拉斯加大学、特拉华大学和挪威卑尔根大学等国际学者，开拓了我所国际合作的新伙伴和新领域。论文来源：
Hongjun Song*, Rubao Ji*, Meibing Jin, Yun Li, Zhixuan Feng, Øystein Varpe, Cabell S. Davis. Strong and regionally distinct links between ice-retreat timing and phytoplankton production in the Arctic Ocean. Limnology and Oceanography, 2021, DOI: 10.1002/lno.11768.（链接：http://doi.org/10.1002/lno.11768）

                               
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图2. 北冰洋海冰消退对初级生产力的影响（地球系统模式结果）。（a）1998-2014年间海冰消退时间的年际变化特征（模型结果）；（b）两个典型海冰消退周期（1998-2005：较晚的海冰消退期；2006-2014：较早的海冰消退期）初级生产力变化的空间分布规律；（c-d）1998-2014年间初级生产力和营养盐、光照强度间相关性的空间分布规律。

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