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海洋生物地球化学极端事件和复合事件

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摘要

海洋正在变暖、缺氧和酸化,这主要是人为碳排放的结果。随着海洋变暖、酸化和脱氧预计将在未来几十年加剧,海洋热浪等极端事件将会加剧、更频繁地发生、持续时间更长并蔓延到更大的区域。然而,我们对与变暖、低氧浓度或高酸性有关的海洋极端事件及其对海洋生态系统的影响的了解仍然有限。复合事件——即同时发生或顺序相近的多个极端事件——尤其值得关注,因为它们各自的影响可能协同相互作用。在这里,我们根据现有文献以及全球和区域模式模拟评估了公海极端事件的模式和趋势。此外,我们还讨论了个别极端和复合极端对海洋生物和生态系统的潜在影响。我们提出了一种途径来提高对极端事件的理解和海洋生物应对它们的能力。目前极端事件所表现出的条件可能是未来可能成为常态的先兆。因此,开展这项研究也可能有助于我们更好地了解海洋生物和生态系统对未来气候变化的反应。

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图1:海洋热浪和海洋生物地球化学极端事件的驱动因素及其影响。
图2:海洋热浪和生物地球化学极端事件的全球格局和趋势。
图3:在温度、酸度和氧气的极端条件下产生的机制的理想化描述。
图4:使用2013-2015年Blob的模式模拟结果说明海洋极端事件的时间演化和四维性质。
图5:理解海洋生物地球化学极端和热浪对海洋生物功能(从生理到生态系统)影响的概念框架。

数据可用性

本文提出的模型结果可通过ETH Research Collection (https://www.research-collection.ethz.chhttps://doi.org/10.3929/ethz-b-000501082).

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  • 2022年1月7日

    这篇文章被修改以更正同行评议信息。

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确认

n.g., M.V.和T.L.F.感谢瑞士国家科学基金会(项目XEBUS和PP00P2-198897)和欧盟地平线2020研究和创新计划的支持。820989 (COMFORT项目)。这部作品只反映了作者的观点;欧盟委员会和他们的执行机构不对任何使用作品中包含的信息负责。P.W.B.主要由澳大利亚研究委员会通过桂冠获得者(FL160100131)资助。p.w.b还感谢NSF对SCOR基础设施项目COBS(改变海洋生物系统)的支持。N.G.感谢F. Desmet, E. Köhn和J. Perreten对东北太平洋斑点事件的区域海洋生物地球化学模式模拟进行评估和分析。GFDL ESM2M模拟由Friedrich Burger在瑞士国家超级计算中心进行。我们感谢K. Fennel和A. Sen Gupta的建设性评论和意见。

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作者及隶属关系

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贡献

N.G.构思了这一观点,将其可视化,并由所有共同作者以强烈的概念和编辑输入来编写。P.W.B.和M.V.主导了生物影响部分的写作,T.F.主导了全球模型结果的分析。

相应的作者

对应到尼古拉•格鲁伯

道德声明

相互竞争的利益

作者声明没有利益竞争。

额外的信息

出版商的注意施普林格自然对出版的地图和机构从属关系中的管辖权主张保持中立。

同行评审信息自然感谢Katja Fennel和Alex Sen Gupta以及其他匿名审稿人对这项工作的同行评审所做的贡献。

补充信息

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附注及附图1-6。

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引用本文

格鲁伯,N.,博伊德,p.w., Frölicher, T.L.et al。海洋生物地球化学极端事件和复合事件。自然600, 395-407(2021)。https://doi.org/10.1038/s41586-021-03981-7

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