Slower nutrient stream suppresses Subarctic Atlantic Ocean biological productivity in global warming
Slower nutrient stream suppresses Subarctic Atlantic Ocean biological productivity in global warming
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在全球变暖过程中，营养物质流变慢抑制了亚北极大西洋的生物生产力
DOI：
10.1073/pnas.2000851117
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发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Jansen, Malte F.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Whitt, Daniel B.;Jansen, Malte F.
地球系统模式（ESMs）预测，全球变暖抑制了亚北极大西洋的生物生产力，因为海洋表面浮力的增加抑制了营养供应的两个物理驱动因素：垂直混合和经向环流。然而，生产力对地表浮力的定量敏感性是不确定的，物理驱动因素的相对重要性是未知的。在这里，我们提出了一个简单的预测理论，说明在21世纪全球变暖情景下，混合、环流和生产力如何响应地表浮力的增加。由于观测值限制了参数，该理论认为，由于海洋环流变慢，向北输送的营养物质减少，这解释了气候变暖导致生产力下降的主要原因。这一理论也为一系列ESM模拟中的当今偏见以及21世纪预测的物理基础提供了依据。因此，这种理论理解可以促进改进21世纪海洋生物地球化学和生态系统预测的发展。
Earth system models (ESMs) project that global warming suppresses biological productivity in the Subarctic Atlantic Ocean as increasing ocean surface buoyancy suppresses two physical drivers of nutrient supply: vertical mixing and meridional circulation. However, the quantitative sensitivity of productivity to surface buoyancy is uncertain and the relative importance of the physical drivers is unknown. Here, we present a simple predictive theory of how mixing, circulation, and productivity respond to increasing surface buoyancy in 21st-century global warming scenarios. With parameters constrained by observations, the theory suggests that the reduced northward nutrient transport, owing to a slower ocean circulation, explains the majority of the reduced productivity in a warmer climate. The theory also informs present-day biases in a set of ESM simulations as well as the physical underpinnings of their 21st-century projections. Hence, this theoretical understanding can facilitate the development of improved 21st-century projections of marine biogeochemistry and ecosystems.
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