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哥白尼海洋环境监测服务的海洋状态报告

期刊:journal of operational oceanographyDOI:https://doi.org/10.1080/1755876x.2016.1273446

作者K. von Schuckmann等人及其所在团队的研究,发表于《Journal of Operational Oceanography》,内容围绕Copernicus Marine Environment Monitoring Service (CMEMS) 的《Ocean State Report》(OSR),文献通过环境监测能力对全球海洋及欧洲区域性海洋状态进行了年度评估。


关于研究背景及目标:

全球海洋覆盖地球表面约71%,吸收了超过90%的大气过剩热量,以及约30%的人为二氧化碳(CO2),在气候变迁调节中发挥重要作用。然而,工业化以来,CO2燃烧、高温网络效应和污染的不断积累对这一自然循环体系施加了巨大压力,从而导致了海平面上升、海洋酸化、浮游生物群落改变、海冰减缩及酸氧流失等各类物理和化学方面的变化。本文主要根据1993-2015年的海洋监测与分析数据,对全球海洋变化进行了全面研究与总结,旨在提升对海洋环境健康状态的社会认知,并为政策制定者提供数据基础。


方法与技术:数据来源与分析

文中指出CMEMS提供了蓝色(物理要素,如水文和洋流)、白色(冰层)与绿色(生物化学参数,如叶绿素浓度)三类监测指标的高质量监测能力。通过从1993年至2015年间的遥感、实测数据和再分析系统(如ESA-CCI数据产品、ARGO观测数据)展开以下议题: 1. 全球海洋物理特性——包括表层及深层温盐分布、海平面升高及区域变异。 2. 生物生态参数(如浮游植物、叶绿素浓度及其气候指数,ENSO影响)。 3. 区域事件深度分析(如西北大西洋海冷信号,与El Niño-南方涛动相关的异常天气、海平面和洋流变化)。

数据处理由动态建模、观测重分析、全球耦合系统反馈分析等研究技术综合实现,例如:1) 使用观测与模拟相结合方式预计1993-2015趋势,食量增强了可靠度和时空完整性。


主要研究结果:

  1. 全球温度升高与海洋热储量
    表面至700米海洋显现升温趋势,而从更深区域(例如3000米以下)也能观察积累性热变迁,热扩张现象显著。报告中展示了全球海水温度按纬度与深度逐年的趋势分布。

  2. 海平面显著上升
    全球平均每年上升3.3毫米,其中热膨胀贡献约为33%。结合盐度与海洋质量观测,作者从不同海域中比较了区域性差异,尤其是在西太平洋、南大洋变化速度高于均值趋势。

  3. ENSO事件与局部异常
    2015年El Niño期间,太平洋暖池表面观测到显著温盐异常。此外,北大西洋南海冷信号(North Atlantic Cold Blob)也有对应冷海水层的成因解析,分析了ENSO事件如何改变印度洋偶极与影响区域状况。

  4. 表层污染与浮游生物量
    基于卫星监控的叶绿素浓度(Chlorophyll-a),揭示热带及区域浮游植物波动规律:海洋受El Niño或黑潮/溢流分裂行为时伴随浮游生物生态化学反应的实证。


科学与应用价值:

此研究的科学价值主要体现在以下几方面:

  1. 高可信度历史数据复盘:
    CMEMS历史网格化多参数产品,从模式开发中重新整理75多项评估变量信息,案例说明在海洋温度、盐度层化及长周期能量隔流解构的扩展潜能。

  2. 政策咨询基础:
    它构建了解全球海洋经济运行及气候风险预测之间信赖链条,具备对地球气候组(E.GEO Observer)、大西洋渔业理事机构(ICES/FAO)或评估其他战略决策,提供的工作模型。


研究亮点:

  1. 数据整合:
    数据检验与验证采用QUiDS标准,整合大批较分布的实时对比产品,提供空间与误差最小化设计,确保了可用性。
    定量再现1997-2015关键异常年 ENSO 观测数据;以北欧、地中海之盐流储存变化,解决反常预测值。

  2. 揭示变化机制与预测模型
    通过 Salinity (盐度) 或 OHC (海洋抗热力学分析路径) 的时空对应,发现气候模式模拟+再分析误差低于实际;尤其在ENSO/暖海加权气候分布下可初步探讨生态-大气动力序。


补充意义:

文中增加对联合国可持续发展目标(UN SDG 14)的对应,分析如何通过《Marine Strategy Framework Directive》技术框架细化地区经济活动影响。如渔渔量预测与蓝色经济。

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