近日，自然资源部第二海洋研究所卫星海洋环境监测预警全国重点实验室海洋生态观测与模拟团队在国际知名期刊Geophysical Research Letters上发表了题为Seasonal Variability of Phytoplankton Following Extreme Aerosol Events in the Western Subarctic Pacific的研究成果。第一作者为我室海星博士后张浩然，通讯作者为王云涛研究员，合作者包括我室马文涛研究员、陈双玲研究员，厦门大学柴扉教授、修鹏教授，上海交通大学张瑞峰研究员、冯媛媛副教授，北京大学郑玫教授、张天乐博士，浙江大学李卫军教授，宁波大学姜海波教授，突尼斯国家海洋科学技术研究所Sana Ben Ismail研究员。

西北太平洋副极区上层海洋浮游植物受痕量元素铁的影响显著。沙尘暴、森林大火、火山等诱发的极端气溶胶事件，在风场作用下向西北太平洋副极区海域传输，向上层海洋供给大量的铁，对该海域生态环境具有重要调控作用。针对具有显著海洋生态影响的事件已有丰富的研究，但仍存在大量未能引起海洋生态响应的极端气溶胶事件，亟需揭示海洋环境特征对气溶胶驱动浮游植物响应的机理。

本研究结合卫星遥感观测气溶胶指数与海表叶绿素浓度数据，发现西北太平洋副极区上层生态环境对极端气溶胶事件的响应存在较大的季节性差异：冬秋季，极端气溶胶事件后海表叶绿素浓度几乎无响应；春夏季，海表叶绿素浓度在极端事件后呈现显著的增长，但夏季海表叶绿素浓度的增长显著弱于春季时期（图1）。

图 1 不同季节极端气溶胶事件期间与事件前(a-d)气溶胶指数与(e-h)海表叶绿素浓度的相对变化值，其中(a/e)冬季，(b/f)春季，(c/g)夏季，(d/h)秋季。

基于物理-生态耦合模式（ROMS-CoSiNE-Fe），开展不同月份极端气溶胶事件的情景实验，对气溶胶驱动生态响应机理展开研究。结果表明，在混合层较深的秋冬季，混合对极端事件供给铁具有较强的稀释作用，导致事件后上层海洋铁浓度无显著增加，致使该时期浮游植物对极端气溶胶事件几乎不发生响应。在混合层较浅的春季与夏季，虽然极端事件后上层海洋铁浓度显著增加，但春季浮游植物响应主要由尺寸较大的硅藻主导，而夏季高浓度的浮游动物对硅藻形成较高的摄食压力，抑制了极端事件后硅藻生物量的积累，此时微微型浮游植物主导了浮游植物类群，但由于微微型浮游植物对铁的响应弱于硅藻，因此春季极端事件后叶绿素浓度的增加显著强于夏季（图2）。

图 2 模拟极端气溶胶情景实验相比对照实验的(a)表层铁浓度与(b)叶绿素浓度差值；(c)混合层深度的月变化；(d-g)6-9月表层(d)硅藻、(e)微微型浮游植物、(f)中型浮游动物与(g)微型浮游动物生物量差值。横轴表示极端事件前后天数(0为事件首日)，纵轴表示情景实验设定的极端事件发生月份。

该研究受到科技部重点研发计划（2022YFE0136600）、国家自然科学基金（42406044和42030708）、中国博士后基金（2024M753895）、浙江省杰出青年基金（R25D060010）的资助，作为联合国“海洋科学促进可持续发展十年”（“海洋十年”）大科学计划“海洋自然灾害防治与环境健康增值（MoNITOR）”的合作成果，深化了对极端气溶胶事件调控海洋生态系统的机制认知，为预测评估全球气候变化背景下日益增多的极端气溶胶事件对海洋碳循环的潜在影响提供了科学依据。

论文引用：Zhang HR, Wang Y, Xiu P, Ma W, Zhang R, Feng Y, Zheng M, Zhang T, Chen S, Li W, Ben Ismail S, Jiang HB, Chai F. Seasonal variability of phytoplankton following extreme aerosol events in the western subarctic Pacific. Geophysical Research Letters, 2025, 52: e2025GL117114.