海院科研动态（81）| 南海浮游植物分粒级初级生产力遥感监测研究取得新进展

      海洋中浮游植物的初级生产力（primary production, PP）是海洋生态系统碳循环中的重要指标，反映了浮游植物的固碳速率和潜力，也是衡量海洋生态环境的关键要素。基于浮游植物粒径分级的PP研究，可以更深入地了解上层海洋的碳循环，从而揭示其对全球环境变化的响应，对于积极推动海洋生态环境保护和海洋资源可持续利用具有重要意义。然而，由于现场数据和算法精度的限制，关于南海不同粒径浮游植物PP的研究报道相对较少。

      我院海洋环境遥感研究团队利用南海2006年至2020年20个航次的现场观测数据，包括生物光学参数、分粒级PP和P-E曲线等，以及相应的遥感数据，评估了两种浮游植物分粒级PP算法和垂向广义生产力模型（VGPM）在南海的适用性。研究结果表明，对于总PP的估算，U10算法表现最佳，其R2为0.65，平均绝对百分比偏差为31.11%。在微微型（<2 μm）和小型（>20 μm）浮游植物的PP估算方面，B17算法的准确性优于U10算法，而对于微型（2–20 μm）浮游植物的PP估算，则U10算法更为准确。敏感性分析显示，PP估算对叶绿素a（Chla）最为敏感，其次是真光层深度（Zeu）和光合有效辐射，最后是浮游植物光合生理参数。通过对算法中Zeu反演算法、浮游植物粒级结构参数、P-E曲线参数和Chla剖面高斯分布模型进行区域性优化，研究团队显著提高了浮游植物分粒级PP算法在南海的准确性。在长时序遥感数据的应用中，优化后的算法显示总初级生产力、微微型和微型浮游植物PP呈下降趋势，而小型浮游植物PP则没有明显的趋势。

      该研究提升了卫星遥感算法在南海估算不同粒级浮游植物PP的准确性，并为了解南海海域生态环境对气候变化的响应提供了可靠手段。

图1 遥感估算与现场观测的总初级生产力和分粒级初级生产力的比较

图2 不同粒级浮游植物P-E曲线参数的剖面分布拟合结果

      以上研究成果近期发表在中科院大类一区TOP期刊《IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing》（Lin Deng, Jun Zhao, Xiyuan Zeng, and Wenxi Cao. Evaluation of satellite-derived size-fractionated phytoplankton primary production in the South China Sea）。论文第一作者为我院邓霖博士后，通讯作者为我院赵俊教授。该研究工作得到了国家自然科学基金、南方海洋与工程广东省实验室（珠海）和热带海洋环境国家重点实验室的资助。

      原文链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/10139845