第八届青年地学论坛

生物固氮作用对于支持寡营养海域的初级生产力而言具有重要作用。作为海洋荒漠之一，北太平洋副热带流涡区西部的初级生产力在较大程度上依赖于固氮作用（Wen et al., 2022）。该海区已被证实是全球海洋中的一个生物固氮热点区域（Jiang et al., in preparation）。然而，该海区固氮作用的时空连续分布及环境调控机制仍然有待阐明，这使得对固氮能力的量化及其对气候变化响应的预测受到了阻碍。为此，本研究于2016年至2021年在西北太平洋开展了274次高分辨率的固氮速率现场观测，并汇编了66个已发表的观测数据，同时运用随机森林和支持向量机两种机器学习算法，对该海区固氮速率的时空格局、环境调控及未来变化趋势进行了深入探究。高分辨率的数据集表明，该海区的固氮速率在夏季达到最高，且中部的流涡区对固氮通量的贡献最大。模拟区域的固氮通量为5.47 Tg N yr^-1至6.38 Tg N yr^-1，约占全球中低纬度海洋总固氮通量的10.7%至12.5%。固氮速率的季节变化主要由海表温度及光合有效辐射来调控，而空间分布则由铁、氮及磷的营养盐供给水平所决定。预计到本世纪末，在中温室气体排放路径下（SSP2-4.5），轻微的海洋暖化可能会促使西北太平洋的固氮通量增加25.6%；而在高温室气体排放路径下（SSP5-8.5），强烈的海洋暖化可能导致该海区的固氮通量下降9.9%，海洋酸化将进一步抑制固氮作用。本研究表明，推进高分辨率的现场观测和构建区域尺度的数据驱动模型是准确量化不同海区固氮能力及评估其对全球海洋氮收支及碳循环影响的有效途径，同时也为探究其对气候变化的响应提供了预测的可能。

西北太平洋,固氮作用,现场观测,机器学习