《Ocean-Land-Atmosphere Research》文章：高营养低叶绿素海域铁胁迫变化的驱动因素

海洋中的浮游植物通过光合作用固定二氧化碳，这一过程是全球碳循环的重要组成部分。由于痕量元素铁(Fe)等关键元素的缺乏，HNLC（高营养盐低叶绿素）海域通常呈现较低的生物生产力和碳输出。随着人类碳排放增加以及全球变暖对海洋的影响，预计浮游植物缺铁胁迫的区域将逐渐扩大，并将直接或间接影响海水的理化特征、生态系统以及碳汇过程。但是，HNLC区域溶解铁的长期序列观测仍然十分有限。铁胁迫的时空动态变化如何？是否受到气候模式的驱动？这是亟待解决的问题。

本研究利用NASA的MODIS-Aqua卫星数据，将非光化学猝灭校正的叶绿素荧光量子产率(NPQ-corrected ϕsat)作为铁胁迫的替代指标。聚焦于三大HNLC区域(赤道太平洋、北太平洋亚极区和南大洋)，分析了2003-2022年浮游植物缺铁胁迫的季节性、年际和多代际变化规律，并通过统计分析探讨了铁胁迫与海表温度(SST)、海面高度(SSH)以及气候模式的关系。研究结果显示：(1)赤道太平洋的铁胁迫与厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)相关，在拉尼娜(冷SST异常)期间铁胁迫显著增强，而厄尔尼诺(热SST异常)期间则有所缓解；(2)北太平洋副极地海区的铁胁迫与北太平洋环流振荡(NPGO)具有相关性，这可能与正相位时上升流引发的浮游植物生长状态的改变有关；(3)南大洋的铁胁迫则主要由海冰融化驱动，表现出最大的季节性变化，并且靠近陆地的区域因铁输入的增强而胁迫较低。

通过将遥感数据与叶绿素浓度和初级生产力数据结合，研究进一步揭示了铁胁迫对碳循环的调控作用。在极地地区，铁胁迫的高波动性可能对浮游植物群落结构和生态系统功能产生深远影响；赤道区域的生产力更为稳定，但气候模式的变化可能放大铁限制的生态效应。这项研究为铁胁迫的预测模型提供了基础，也强调了高分辨率数据和长期监测的重要性。

本研究揭示了铁胁迫的时空变化规律及其与气候模式的耦合关系，强调了铁供应对浮游植物生长和全球碳循环的重要性。这为理解气候变化和人类活动对海洋生态系统的长期影响提供了新视角，也为碳增汇和海洋治理提供了科学依据。未来研究应关注更高时空分辨率观测技术的应用，探索极地和赤道区域的铁胁迫对生态系统的深远影响。此外，将卫星遥感与现场数据(比如BGC-Argo浮标)相结合，有望进一步提高对海洋生物地球化学循环的预测能力。

来源：Ocean-Land-Atmosphere Research