南方科技大学，最新Nature

2023年3月1日，南方科技大学冯炼团队在Nature 在线发表题为“Coastal phytoplankton blooms expand and intensify in the 21st century”的研究论文，该研究表明21世纪海岸浮游植物水华扩大和加剧。该研究使用1公里空间分辨率的全球卫星观测，绘制了2003年至2020年期间每天的海洋沿海藻类繁殖图。结果发现，在被调查的153个沿海国家中，有126个发生了藻华。

在全球范围内，繁殖的空间范围(+13.2%)和频率(+59.2%)在研究期间显著增加，而在北半球热带和亚热带地区减弱。作者记录了藻华趋势与海洋环流之间的关系，并确定了最近海洋表面温度升高的刺激效应。作者编制的每日沿海浮游植物水华图为全球水华风险和效益评估以及制定或评估管理或政策行动提供了基础。

浮游植物水华是淡水和海洋水体表层微观藻类的聚集。虽然许多水华可以自然发生，但与人为富营养化有关的营养物质预计将在全球范围内增加其频率。许多藻华都是有益的，可以固定食物链底部的碳，并支持全球的渔业和生态系统。然而，造成危害的藻类增殖(称为有害藻华(HABs))已成为世界范围内的一个主要环境问题。例如，一些藻类产生的毒素可以在食物网中积累，导致渔业关闭以及海洋物种和人类的疾病或死亡。在其他情况下，密集藻华的衰减会耗尽底水中的氧气，形成缺氧“死亡区”，导致鱼类和无脊椎动物死亡和生态系统重组，对沿海社区的福祉造成严重后果。遗憾的是，预计藻华频率和分布将随着未来气候变化而增加，其中一些变化将对水生生态系统、渔业和沿海资源造成不利影响。

由于在空间和时间上存在着巨大的异质性，要大规模地描述藻华是一项挑战，现有的知识还不能足以回答一个最基本的问题：近几十年来，藻华在全球范围内是否发生了变化。例如，尽管自1985年以来，联合国教科文组织政府间海洋学委员会有害藻类事件数据库(HAEDAT)已在全球范围内汇编了赤潮事件，但由于采样工作不一致以及生态环境或社会经济影响的多样性，难以确定赤潮趋势。另外，自1997年以来，卫星数据一直用于持续监测海洋表面，并使许多沿海地区能够探测到藻华。然而，到目前为止，处理不同类型沿海水域的复杂光学特征的技术困难阻碍了它们在全球范围内的应用。

利用MODIS卫星图像探测浮游植物水华的CIE-荧光算法的开发（图源自Nature ）

为了填补这一知识空白，该研究开发了一种绘制全球沿海藻华地图的方法，并使用该工具检查了2003年至2020年之间的卫星图像，解决了三个基本问题：(1)全球沿海海洋在哪里以及以多频繁的频率受到浮游植物水华的影响；(2) 在过去20年里，无论是在全球还是在区域范围内，水华是否扩大或加剧；(3) 潜在驱动因素的身份。该研究绘制的藻华事件图提供了有价值的基线信息，以了解藻华形成、维持和消散的机制。这有助于(在全球或区域范围内)建立预测模型，以最大限度地减少有害藻华的后果，也有助于制定与控制养分排放和其他有害藻华刺激因素有关的政策决定。