急流极向迁移驱动海洋初级生产力下降：地中海西北部长期生态变化的机制解析

研究团队针对气候变化背景下急流(JS)极向迁移对海洋初级生产力(MPP)的影响机制，通过分析2000-2023年地中海西北部数据，首次揭示JS北移75公里导致叶绿素浓度下降40%（年降幅达-5%），其机制源于JS季节性北移通过改变风应力与埃克曼泵(Ekman pumping)抑制上升流。该发现发表于《Progress in Oceanography》，为全球海洋生态系统响应大气环流变化提供关键证据。

　　

随着全球气候变暖加剧，大气环流系统正经历显著重组。其中急流(Jet Stream, JS)——这些盘踞在对流层顶的高速气流带，其位置变化直接影响全球天气格局。近年研究发现，人为气候变化导致温度梯度改变，促使副热带JS持续向极地迁移。这一现象已引发极端天气事件频发，但其对海洋生态系统的长期影响仍是未解之谜。尤其令人担忧的是，海洋初级生产力(Marine Primary Production, MPP)作为海洋食物网基础，其变化可能通过"级联效应"重塑整个海洋生态系统。

为揭示这一科学问题，研究人员以地中海西北部为研究对象，通过分析2000-2023年间多源观测数据，首次量化了JS迁移与MPP的关联机制。研究发现，JS以年均约3公里的速度北移，累计位移达75公里，同步伴随叶绿素a浓度（MPP关键指标）的断崖式下跌——24年间降幅高达40%，某些区域年递减率甚至突破-5%。通过大气-海洋耦合分析，团队揭示JS北移通过双重途径影响MPP：一方面改变季节性风应力模式，另一方面削弱埃克曼泵(指风驱动海水垂直运动的过程)强度，共同导致上升流(富含营养盐的深层水上涌现象)发生频率和强度下降。值得注意的是，这种影响不仅体现在季节性波动中，还显著改变了MPP的非季节性组分。

研究采用三大关键技术方法：1) 基于再分析数据(ERA5)的JS轨迹追踪算法；2) 卫星遥感叶绿素浓度反演(SeaWiFS/MODIS)；3) 风应力-埃克曼泵定量模型。地中海西北部观测网提供的长期原位数据验证了模型可靠性。

【JS迁移时空特征】
通过气候学分析发现，北半球副热带JS冬季位置较夏季偏南，但整体呈现持续北移趋势。2000-2023年间，JS年平均纬度增加0.33°，相当于75公里水平位移，且迁移速率在2010年后显著加快。

【MPP响应模式】
叶绿素浓度时间序列显示，研究区域MPP呈单调下降趋势，与JS纬度变化呈显著负相关(r=-0.82)。春季下降最为剧烈，这与JS季节性北移幅度最大的时段吻合。

【机制解析】
风场分析表明，JS北移导致区域风应力旋度改变，使得埃克曼泵垂直速度减弱28%。海洋混合层模型显示，上升流持续时间缩短19%，营养盐通量减少34%，直接限制浮游植物生长。

该研究突破性地将大气环流变化与海洋生态响应直接关联，提出"JS-MPP"耦合模型。其意义在于：1) 修正了传统认知中短期风应力主导MPP变化的观点，确立JS动态的长期调控地位；2) 预测到2100年，持续JS北移可能导致地中海MPP再下降60%，威胁渔业资源(该海域贡献全球8%水产捕捞量)；3) 揭示海洋碳汇(指海洋吸收CO₂
的能力)可能因MPP衰减而削弱，形成气候变暖的正反馈循环。研究团队建议将JS纬度纳入国际海洋生态系统评估指标，并针对大西洋、东太平洋等JS敏感海区开展类似监测。这些发现为理解"大气-海洋"耦合系统提供了新范式，对全球海洋可持续发展政策制定具有深远影响。