Search近日，浙江大学基础交叉研究院海洋交叉研究领域成员、海洋学院乐成峰教授团队在Nature Communications上发表了题为“Sea ice loss leads to regime shifts in the Arctic biological pump”的研究论文，揭示了北极生物泵受海冰消融影响呈现“先增强、后停滞”的跨世纪演变规律。
北极地区正经历快速变暖与海冰锐减，然而作为将表层有机碳转入深海的关键过程，生物泵的变化趋势（增强抑或减弱）长期未形成共识。稀疏的船舶观测难以捕捉其时空变化，而卫星经验算法又往往忽略区域差异，导致对北极碳汇能力的评估差异巨大。海冰消融一方面可能通过增加光照、延长生长季强化生物泵，另一方面也可能因水体层化加剧而抑制其功能。因此，亟需基于连续、过程级的高分辨率观测数据，厘清北极生物泵的真实变化趋势，为预测北极碳汇的气候反馈提供科学依据。
研究团队基于2003年至2022年期间卫星遥感数据集（卫星pCO₂、海冰、水色与再分析资料等），利用机器学习反演获得4 km逐月净群落产力（NCP），首次构建了北极生物泵长时序。结合五套NPP产品计算输出效率（e-ratio），研究发现北极生物泵演变可分为两个阶段：2003–2012年强度急剧上升，2013–2022年则进入停滞期。前期生物泵增强主要受海冰减少驱动，混合层加深、硅藻增多促进了碳输出，后期海冰趋于稳定，生物泵变化转为受浮游植物生物量主导。使用CESM2-MARBL-SPECTRA进行地球系统模型模拟（1850–2100），结果证实了海冰减少与生物泵增强之间的关联，并预测未来在近乎无冰条件下，浮游植物群落结构变化将导致生物泵功能转向减弱。该研究系统揭示了北极生物泵对海冰消融的阶段性响应机制，突显了北冰洋生态与碳循环系统对气候变化的敏感性与脆弱性，对深入理解北极碳汇演变及其对全球气候的反馈具有重要意义。
北冰洋净群落生产力（NCP）与输出效率（e-ratio）的变化趋势
原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-65285-y
