Nature南科大冯炼团队揭示近海浮游植物水华在21世纪扩大和加剧
近日,南方科技大学环境学院副教授 冯炼 团队在 Nature 发表题为" Coastal phytoplankton blooms expand and intensify in the 21st century "的研究论文,并选为当期封面文章。
该研究揭示了 2003-2020年全球海岸带藻华的整体增加趋势,并量化了藻华发生频率与海表温度、海洋中尺度环流以及农业化肥施用、水产养殖等人类活动之间的潜在关系 。
Nature 封面:
浮游植物是指在水中以浮游生活的微藻类,当大量藻类细胞聚集在一起时会形成藻华(或赤潮)。藻华暴发会危及海洋生态系统,例如海水水质恶化、水体缺氧、鱼类死亡,甚至能影响人类健康。目前,海洋赤潮已经成为危害海洋生态系统最严重的问题之一。
然而,基于现有的现场实测数据无法从全球尺度准确描述海岸带藻华的时空动态状况。本研究利用卫星遥感长时序、周期性、大范围等观测优势,弥补了目前对全球海岸带藻华变化趋势的认知缺陷。
对此,研究团队构建了海岸带藻华的遥感全自动分类算法,并利用2003-2020年间76万景日尺度美国MODIS卫星遥感数据,实现了全球海岸带藻华的一致性动态监测。
结果显示,在所研究的153个邻海国家中,有126个国家的海岸带区域曾暴发过藻华(图1 )。全球藻华影响海域总面积达3147万 km2,其中欧洲与北美洲占比最大,分别为952万km2(30.3%)和678万km2(21.5%)。
图1 | 全球海岸带浮游植物藻华分布图(2003-2020年)。a :基于MODIS Aqua遥感日尺度观测数据的全球年平均藻华发生次数空间分布图; b :基于全球和各大洲的藻华发生次数统计结果(SA:南美洲,AF:非洲,EU:欧洲,NA:北美洲,AS:亚洲,AU:澳大利亚); c :各大洲受藻华影响面积的多年平均统计结果。其中,百分比数字表示各大洲藻华面积在全球的占比。
2003到2020年间,海岸带藻华全球影响面积与发生频率分别增加了13.2%与59.2%(图2 )。 在全球范围内,六大沿岸洋流系统的藻华频率增加最多,包括亲潮、阿拉斯加洋流、加那利洋流、马尔维纳斯洋流、湾流和本格拉洋流。 在北半球低纬度(30 N以南)海域藻华呈减弱趋势,如加利福尼亚流、阿拉伯海等区域;墨西哥湾北部和中国东南沿海区域的藻华呈现出增强的趋势。 在高纬度地区,藻华减弱的现象主要发生在北大西洋的东北部海域以及北太平洋西北部的鄂霍次克海。此外,几乎整个南半球的藻华频率呈增加趋势。
图2 | 全球海岸带浮游植物藻华变化趋势(2003-2020年)。a :全球1 1 格网尺度下藻华频率变化趋势的空间分布; b :藻华频率年中值和全球藻华总面积的年际变化和趋势。
海洋温度和环流的变化会改变海洋分层状态与营养物质的运输,进而影响浮游植物的生长和藻华的形成。研究分析了藻华暴发频率与海洋表面温度(SST)、海洋表面温度梯度( SST,用来表征海洋中尺度洋流强度)的相关关系(图3 )。
结果显示,在高纬度地区(40 N以北),年平均藻华频率与同期SST之间呈显著正相关,如阿拉斯加洋流、亲潮和波罗的海。藻华频率与SST的变化趋势在许多海域并不一致, 例如热带与亚热带的藻华减弱区。
图3 | 气候变化对浮游植物藻华的影响。a :2003~2020年 SST变化趋势分布; b :2003~2020年SST变化趋势分布; c :a和b中虚线标记的区域内藻华频率的长期变化,以及它们与 SST 和 SST的关系。其中,S表示藻华频率的线性斜率,r表示藻华频率与SST和 SST间的相关系数。
进一步分析显示, 海洋表面温度梯度与藻华频率呈现更为显著的正相关 ,如加那利洋流、马尔维纳斯洋流、加利福尼亚洋流、本格拉洋流以及湾流。此外,亚热带东边界上升流区域的藻华频率趋势与中尺度洋流的变化相一致(加利福尼亚、本格拉和加那利洋流)。
在加利福尼亚洋流系统中,藻华频率的降低可能是由于上升流减弱(表现为 SST 降低和SST升高),从而导致海底营养供应减少。相反,加那利和本格拉洋流的特点是上升流增强与藻华频率增加。
高纬度地区的两个西边界流系统(马尔维纳斯和亲潮),虽然上升流表现较不明显,但其藻华的变化机制与亚热带东边界流区域相似。然而,海洋中尺度洋流的变化是否受风、海洋分层、洋流切变等其他因素的影响还需要开展进一步的区域化研究。
全球极端气候也对全球沿海藻华有一定影响。以多变量厄尔尼诺-南方涛动指数 (Multivariate El Niño–Southern Oscillation index, MEI) 为例,2010年最低的 MEI(强拉尼娜年)对应了次年的低藻华频率,而2015年最大的MEI值(强厄尔尼诺年)伴随了次年最高的藻华频率。
人类活动导致的营养盐变化也可能是海岸带藻华趋势的影响因素。例如,阿拉伯海藻华频率的下降可能与周边国家(如伊朗)化肥使用量减少有关。许多亚洲国家的藻华增加可能归因于化肥使用量的激增。例如,化肥使用(氮或磷)与藻华频率在中国、伊朗、越南和菲律宾等国家存在高度正相关。此外,芬兰、中国、阿尔及利亚、几内亚、越南、阿根廷、俄罗斯和乌拉圭等国家的水产养殖产量与藻华发生频率存在显著正相关。
然而,自然与人为因素对藻华趋势的进一步归因与机制分析需要考虑复杂的陆地/海洋营养传输过程,并构建耦合不同藻种营养物质与浮游植物生长关系的生态模型进行评估。
南方科技大学博士生戴艳会、博士后杨尚波为论文共同第一作者,冯炼副教授为唯一通讯作者,南科大是论文唯一第一与通讯单位。合作作者包括南科大环境学院赵丹博士生、Luke Gibson副教授、郑春苗讲席教授,广东省深圳生态环境监测中心站许旺博士,美国南佛罗里达大学胡传民教授,美国伍兹霍尔海洋研究所Donald M. Anderson教授,特拉华大学励耘博士,马里兰大学宋晓鹏博士,加拿大贝德福德海洋研究所Daniel G. Boyce博士。
很难看清人脸,部分AppleTV用户反馈播放HDR内容出现问题IT之家1月24日消息,根据Reddit社区Twitter社交媒体和苹果支持论坛上的AppleTV用户反馈,在播放HDR内容时出现了问题。用户反馈最多的就是图像太暗或者褪色。IT之
榆林济宁南昌航线17日首航!1月17日15时,随着飞机引擎的轰鸣,GX2043航班从榆林机场起飞,经停济宁机场后再前往南昌机场,标志着榆林济宁南昌航线成功首航,该航线由北部湾航空执飞,班期为每周二四六执飞3班
澄清离场争议!德约科维奇请核实发布内容北京时间1月19日消息。2023澳网男单首轮德约科维奇vs巴埃纳的比赛,首盘战至32时德约申请离场上卫生间。针对这一情况,欧洲体育报道说诺瓦克德约科维奇在澳网的第一轮比赛中公然违抗
一起去有风的地方!在济宁寻找诗和远方大众网海报新闻记者李慧济宁报道近期,要说什么剧最火,那必须是由刘亦菲李现领衔主演带有田园诗般美学色彩的电视剧去有风的地方,在卷生卷死的时代,这部剧美好到失真,网友纷纷表示想要来一场
宁波新春文旅惠民大礼包来了,优惠内容和程度出乎意料,你会来吗2023年春节到来之际,全国许多地方都推出旅游惠民活动,春节期间对境内的景区免费对全国公众开放。前一段时间我列出了浙江省各个地区的惠民景点,有朋友问我,宁波是否有相关的优惠活动。我
黑客新闻安卓用户要小心新的具有RAT功能的Hook恶意软件出现了BlackRock和ERMAC安卓银行木马背后的威胁行为者已经释放了另一个名为Hook的租赁恶意软件,它引入了访问存储在设备中的文件和创建远程互动会话的新功能。ThreatFabr
济宁房价五连跌,济宁房价2022年为什么会下跌那么惨?财经新势力新春季济宁房价2022年跌了一年,济宁楼市没有了棚改拆迁之后,光靠济宁的刚需,是撑不起来济宁楼市的。济宁房价之前能大涨,主要靠的就是棚改拆迁。在十三五期间,济宁的棚改改造
星空有约这场赏心悦目的星月童话助兴春节假期海报制作冯娟天文科普专家介绍,一场赏心悦目的木星伴月将于1月26日(正月初五)现身夜空,助兴春节假期。届时如果天气晴朗,当天日落时分,感兴趣的公众面向西南方天空,凭借肉眼就可以清晰
这个春节,玩转火红重庆来源中新社微信公众号提到重庆你脑海中最先想到的是什么?是热辣沸腾的火锅穿楼而过的轨道交通还是洪崖洞的璀璨灯火开往春天的列车新春佳节之际洋溢着中国红的山城重庆披上红红火火的盛装今天,
癸卯春节怎么玩?博物馆里过大年金福迎春,大展宏兔。在春节假期,不少市民群众在走亲访友之余,选择走进广西博物馆,或参加有趣的新春活动,或欣赏展览追溯历史,让假期增添文化味。走进广西博物馆服务大厅,新年氛围浓厚,好
知乎者也陈巧珠春节登山沐豪情摄影宋经新衣新鞋登新境,揽山揽云揽智慧。新春伊始,彻头彻尾的新啊!旧年里的一切都化作新运开篇的酵母,发酵出一路芬芳,带上节庆的欢愉,登上城南之山,接五行之火,过上红红火火的春节,带