海洋热浪加剧，海洋生产力下降

海洋是地球的温度调节器和碳汇，吸收了 90% 以上被温室气体捕获的多余热量。随着全球变暖的加速，海洋温度不断升高，正在深刻地改变着海洋生态系统。发表在《自然》上的一项新研究显示，海洋净初级生产力（NPP）出现了前所未有的下降，而海洋净初级生产力是海洋食物网和碳吸收的基础。

净生产力是指浮游植物和其他自养生物通过光合作用将无机碳转化为有机物的速率。路易斯安那大学海洋联合会、佐治亚大学和不来梅大学的研究人员从 21 年来的海洋颜色、温度和光照可用性卫星数据中得出结论，2023 年 4 月全球 NPP 比平均值下降了 22%，降至有记录以来的最低水平，为每年 2.76 petamoles 碳。进一步的分析表明，2023 年 9 月，海洋表面温度（SST）在强烈的海洋热浪中达到峰值，NPP 下降最为显著。

空间模式显示，大西洋和太平洋赤道地区以及北大西洋的净生产力下降尤为明显--所有这些地区都与高于平均水平的海温异常相吻合。为了探索这种联系，研究人员将主要浮游生物群落光合作用的最适温度（Topt）记录与观测到的 9 月 SST 进行了比较。他们发现，在此期间有 65% 的海域超过了 Topt，这表明高温从生理上损害了 NPP 的速率。

将数据按海洋学区域细分，可以获得更多信息。远洋表层水域--远离海岸的深海水域--经历了最明显的净生产力下降。对生物地球化学区域的分析确定了从 2023 年 4 月开始赤道大西洋、赤道太平洋和北大西洋副热带涡旋的非典型 NPP 下降模式。2023 年 9 月，这些重要区域的 NPP 比长期平均值下降了 23.8-30.2%，而气温则小幅上升了 2.5-4%。

研究将其与 2016 年强大的厄尔尼诺现象进行了比较，发现 2023 年期间更多地区的净生产力下降幅度更大。在这两次厄尔尼诺现象中，赤道太平洋地区的峰值海温相似或更高，但NPP的下降幅度相同。这表明 2023 年出现了额外的机制，如上升流减弱，减少了营养物质的输送。目前，在广阔的海域，海温经常超过托普特，海洋热浪对海洋生产力和碳减排构成严重风险，直到浮游生物群落适应为止。

在 2023 年 4 月达到最低点时，全球 NPP 已经比化石燃料年排放总量少 25%--这对于对全球气候调节至关重要的海洋系统来说是一个巨大的下降。持续的热浪影响有可能加剧营养限制效应，改变浮游生物的组成，从而改变碳输出。由于海洋变暖已持续了几个世纪，NPP 的持续下降将波及海洋食物网，并削弱海洋的二氧化碳吸收能力，加速气候变化。随着海洋热浪的加剧，在大气二氧化碳水平上升的背景下监测初级生产力对于预测未来地球宜居性的变化至关重要。

总之，这项对卫星数据的综合分析表明，2023 年海洋热浪的异常升温导致海洋生产力空前下降。海洋吸收了 90% 以上的人为过量热量，但其作为气候调节器的能力取决于浮游植物的繁荣程度。随着全球范围内更炎热的条件不断侵袭最佳温度范围，净生产力的下降凸显了控制温室气体排放和保护海洋在全球碳循环中的作用的迫切需要。

参考文献

1. 与 2023 年热浪同时出现的海洋净初级生产力下降Marshall W. Bowles、Samantha B. Joye、Michael Schulz、Matthias Zabel 和 Kai-UweDOI: https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-4014371/v1

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