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何贤强研究员及合作者，在《Science Bulletin》（IF=21.1）发表了题为“Divergent Hemispheric Trends in Marine Dust Deposition Over the Past Two Decades”的研究论文。论文第一和通讯作者为卫星海洋环境监测预警全国重点实验室的何贤强研究员，厦门理工学院宋梓庚博士为共同第一作者，合作者包括卫星海洋环境监测预警全国重点实验室的白雁研究员、王迪峰研究员、李腾副研究员、龚芳高级工程师、金旭晨副研究员，美国特拉华大学蔡卫君教授，以及印度理工学院马德拉斯分校Palanisamy Shanmugam教授。
从陆地干旱地区输送至海洋的沙尘，因富含铁、氮、磷等营养物质，是海洋生态系统的“天然肥料”，对海洋浮游植物生长与初级生产固碳至关重要。但全球尺度长时序的海洋沙尘沉降演变规律及其对海洋生态的影响，仍缺乏系统和全面的科学认识。针对该科学问题，何贤强研究员及合作者建立了基于CALIPSO星载激光雷达观测的沙尘沉降通量估算模型，生成了2007-2021年全球海洋沙尘沉降通量（DDF）与三维质量浓度（DMC）遥感观测数据集。基于该长时序数据集，研究发现近20年南北半球海洋沙尘沉降通量总体上呈现相反的变化趋势，其中北半球多数海域沙尘沉降下降，而南半球则显著上升，部分海域年增幅达3%-8%（图1）。研究指出，南北半球海洋沙尘沉降通量的相反变化与邻近陆域的降水量、植被覆盖变化关联。北半球降水、植被覆盖呈上升趋势，导致沙尘排放减弱（图2）。相反，南半球沙尘沉降增加与澳大利亚、非洲南部大陆降水减少、植被覆盖下降导致的沙尘排放增强直接相关（图2）。
研究进一步量化了沙尘沉降通量（DDF）、海表温度(SST）、混合层深度（MLD）、光合有效辐射（PAR）等长时序变化对全球五大洋区（除北冰洋外）浮游植物叶绿素浓度（CHL）、净初级生产力（NPP）演变的贡献率（图2f）。结果发现，尽管SST是这四个影响因素中贡献率最高，但在南大洋，DDF的贡献率最高（高达36%）。在除南大洋外的其他四个洋区中，DDF也是叶绿素浓度变化的第二大贡献因素，其中大西洋和印度洋的贡献率均超过30%。
研究揭示了近20年南北半球海洋沙尘沉降的相反变化趋势，该变化趋势与邻近陆域降水量、植被覆盖率在南北半球呈相反变化紧密相关，表明陆域变化过程可显著影响全球海洋浮游植物的生物量与固碳能力。
图1 DDF、DDF变化率和不同高度DMC的空间分布。（a）2007–2021年基于CALIPSO观测的平均DDF空间分布，圆点表示相应的实测DDF值，左侧纬向剖面为沿经度平均的DDF。（b）2007–2021年DDF相对变化率的空间分布，左侧纬向剖面显示沿经度平均的相对变化率，阴影区域表示DDF显著变化（p<0.05）。南美洲周边深灰色区域为缺乏CALIPSO有效观测数据。（c）不同高度层（0–10 km）年平均DMC的三维空间分布。
图2 DDF变化的驱动因素及其对全球海洋浮游植物的影响。（a）–（c）2007–2021年全球陆地植被覆盖度（FVC）、总降水量（TP）和沙尘排放量（DE）的相对变化率空间分布。陆地上阴影区域表示显著变化（
p<0.05），深灰色区域为无数据区。左侧纬向剖面显示沿经度方向平均的相对变化率。（d）叶绿素a浓度（CHL）的相对变化率空间分布。（e）DDF对CHL贡献率的空间分布，南美洲周边黑色区域为CALIPSO无有效观测数据。（f）四个影响因子（海表面温度（SST）、DDF、混合层深度（MLD）、光合有效辐射（PAR））对全球各海区CHL变化的贡献率。
论文引用：Xianqiang He, Zigeng Song, Yan Bai, Wei-Jun Cai, Palanisamy Shanmugam, Difeng Wang, Teng Li, Fang Gong, Xuchen Jin. Divergent hemispheric trends in marine dust deposition over the past two decades. Science Bulletin, 2025,https://doi.org/10.1016/j.scib.2025.11.025.
