اثر تغییرات آب و هوایی بر روی ترکیب، بهره وری و استخراج فیتوپلانکتون های دریای راس جنوبی

عنوان انگلیسی: 

Climate change impacts on southern Ross Sea phytoplankton composition,  productivity and export

عنوان فارسی:

اثر تغییرات آب و هوایی بر روی ترکیب، بهره وری و استخراج فیتوپلانکتون های دریای راس جنوبی

رشته : جغرافیا

تعداد صفحات مقاله اصلی:61  صفحه (pdf)

تعداد صفحات ترجمه: 49 صفحه (word)

سال انتشار:2017

مجله

Journal of Geophysical Research: Oceans

Abstract

The Ross Sea, a highly productive region of the Southern Ocean, is expected to experience warming during the next century along with reduced summer sea ice concentrations and shallower mixed layers. This study investigates how these climatic changes may alter phytoplankton assemblage composition, primary productivity and export. Glider measurements are used to force a one-dimensional biogeochemical model, which includes diatoms and both solitary and colonial forms of Phaeocystis antarctica. Model performance is evaluated with glider observations, and experiments are conducted using projections of physical drivers for mid- and late-21st century. These scenarios reveal a 5% increase in primary productivity by mid- century and 14% by late-century and proportional increase in carbon export, which remains approximately 18% of primary production. In addition, scenario results indicate diatom biomass increases while P. antarctica biomass decreases in the first half of the 21st century. In the second half of the century, diatom biomass remains relatively constant and P. antarctica biomass increases. Additional scenarios examining the independent contributions of expected future changes (temperature, mixed layer depth, irradiance, and surface iron inputs from melting ice) demonstrate that earlier availability of low light due to reduction of sea ice early in the growing season is the primary driver of productivity increases over the next century; shallower mixed layer depths additionally contribute to changes of assemblage composition and export. This study further demonstrates how glider data can be effectively used to facilitate model development and simulation, and inform interpretation of biogeochemical observations in the context of climate change.

اثر تغییرات آب و هوایی بر روی ترکیب، بهره وری و استخراج فیتوپلانکتون های دریای راس جنوبی

نکات کلیدی:

سناریوی مدلهای آب و هوایی برای اواسط و اواخر قرن 21 نشان دهنده افزایش بهره وری اولیه و شار استخراج کربن می باشدعمق کم لایه های مختلط باعث افزایش دیاتومها و کاهش جلبک های فایوکیستیس (Phaeocystis antarctica) تا اواسط قرن 21 می شوددسترسی اولیه به نور با سطح پایین به دلیل ذوب شدن یخ دریا باعث افزایش بیشتر جلبک های فایوکیستیس نسبت به دیاتومها در اواخر قرن 21 می گردد

چکیده

انتظار می رود که در طی قرن آتی، دریای راس که یکی از مناطق مولد اقیانوس جنوبی می باشد، پدیده گرمایش کره زمین را تجربه نموده و غلظت یخهای آن در تابستان و لایه های کم عمق مختلط آن کاهش پیدا کند. این مطالعه بررسی می کند که چگونه این تغییرات آب و هوایی می تواند ترکیب، بهره وری اولیه و استخراج مجموعه فیتوپلانکتون ها را تغییر دهد. از اندازه گیری توسط گلایدر (هواپیمی بدون موتور) برای ایجاد یک مدل بیولوژیکی یک بعدی که شامل دیاتومها و هر دو فرم انفرادی و دسته جمعی جلبک های فایوکیستیس باشد، استفاده شده است. عملکرد مدل توسط مشاهدات گلایدر ارزیابی شد، و آزمایشات با استفاده از برآورد محرک های فیزیکی برای اواسط و اواخر قرن 21 به انجام رسید. این سناریوها افزایش 5 درصدی را تا اواسط قرن و افزایش 14 درصدی را تا اواخر قرن در بهره وری اولیه و افزایش متناسب با آن در کربن حاصل را نشان می دهند که در حدود 18 درصد از تولید اولیه باقی می ماند. علاوه بر این، نتایج حاصل از این سناریو نشاندهنده افزایش زیست توده دیاتومها و کاهش زیست توده جلبکهای فایوکیستیس در نیمه اول قرن 21 می باشد. در نیمه دوم این قرن، زیست توده دیاتومها نسبتا ثابت باقی ماده و جمعیت زیست توده جلبکهای فایوکیستیس افزایش پیدا می کند. دیگر سناریوها که به بررسی نقش مستقل تغییرات مورد انتظار آتی (دما، عمق لایه مختلط، تابش و ورودی آهن سطحی ناشی از یخ ذوب شده) می پردازند، نشان می دهد که دسترسی اولیه به نور با سطح پایین به دلیل کاهش یخ های دریا در اوایل فصل رشد، نخستین عامل افزایش بهره وری در طول قرن آتی می باشد؛ عمق کم لایه مختلط هم یک عامل اضافی است که به تغییر ترکیب و استخراج این مجموعه کمک می کند. این مطالعه همچنین نشان می دهد که چگونه داده های حاصل از گلایدر می تواند به طور موثری برای تسهیل توسعه و شبیه سازی مدل و اطلاع از تفسیر مشاهدات بیولوژیکی در زمینه تغییرات آب و هوایی استفاده شود.

فهرست مطالب

چکیده. 2

مقدمه. 3 روش ها 9 1. روش مدلسازی.. 9 1. 1. ساختار مدل مدوسا 10 1. 2. اصلاحات مدوسا 11 1. 3. چارچوب مدل فیزیکی یک بعدی.. 14 2. محرک های مدل.. 15 2. 1. محرک های فیزیکی برای اجرای شاهد فعلی.. 16 2. 2. محرک های فیزیکی برای شرایط آب و هوا در آینده. 18 2. 3. شرایط مرزی و اولیه بیوژئوشیمی.. 20 3. ارزیابی تخصصی.. 22 4. سناریوهای آینده. 24 نتایج.. 25 1. اجرای شاهد. 25 1. 1. ارزیابی کلروفیل و POC. 25 1. 2. ارزیابی ترکیب، بهره وری و استخراج مجموعه فیتوپلانگتونها 28 2. سناریوهای آب و هوای آینده. 32 2. 1. زیست توده پلانکتونها و ترکیب مجموعه. 32 2. 2. بهره وری و استخراج.. 34 2. 3. حساسیت نتایج سناریوها به پارامترها و شرایط مرزی رویکرد MEDUSA-RS. 35 بحث.. 36 1. پیامدهای تغییرات بوجود آمده در دریای راس در آینده. 36 2. مکانیزم تغییرات آتی دریای راس... 41 3. عدم قطعیت در تغییرات آتی دریای راس... 44 نتیجه گیری.. 47