​基于地球系统模式的季节性到年际海洋生态系统预测｜Science评述

来源：ScienceAAAS

评述论文：Seasonal to multiannual marine ecosystem prediction with a global Earth system model (Science 19 JULY 2019: Vol 365, Issue 6450)

普林斯顿大学地球物理流体力学实验室自2012年构建美国海洋大气局(NOAA)第一个地球系统模式（ESMs）以来，一直致力于进行气候变化和生物地球化学过程的相互影响研究。该地球系统模式将全球生物地球化学过程与气候变化模式耦合，旨在全面描述调控全球碳循环和营养盐循环的物理、化学和生物过程。

ESM可用于研究森林、海洋、大气等碳库之间碳通量与全球气候变化的反馈；除了用于研究海洋变暖外，其还可以用来研究海洋资源相关的变化，比如海洋酸化、低氧以及海洋生产力变化产生等。他们最新的研究表明，从模式预测结果与基于卫星资料计算出的叶绿素分布对比来看，该生物地球化学模式在全球的很多区域对季节和年际变化具有很高的预报技巧。

图1. 海洋生物地球化学预测在年平均渔获量预测中的应用潜力

该预报技巧的出现，主要是因为a.该模式成功的模拟出了叶绿素对厄尔尼诺南方涛动（ENSO）的响应b.模式刻画出了冬季热带以外地区海洋次表层营养盐异常，该异常将会影响接下来的春、夏季叶绿素浓度分布。

研究进一步指出，基于模式预报的叶绿素分布和海表温度，可以预测特定大型洋生态系统中渔获量的年际变化（图1）。模式除了叶绿素，还可以输出溶解氧、初级生产力等指标，通过研究这些指标和海洋资源的潜在关系，在海洋资源与叶绿素和海表温度关系不明显的区域，可以进一步提高模式的预报能力。地球系统模式对全球海洋资源的动态管理提供了一种有效工具。

中国科学院海洋研究所研究员、博士，主要从事大洋-近海相互作用机制及理论研究。

参考文献：

1. G. B. Bonan, S. C. Doney, Science 359, eaam8328 (2018).

2. P. Friedlingstein et al., J. Clim. 27, 511–526(2014).

3. A. Anav et al., J. Clim. 26, 6801–6843(2013)