近期，南京信息工程大学海洋团队孙德勇教授课题组在全球海洋水色和气候变化研究方面取得新进展，研究成果以《Satellites reveal hot spots of ocean changes in the early 21st century》为题，以南京信息工程大学气候系统预测与变化应对全国重点实验室为第一单位，近日发表于Science子刊Science Advances上。第一作者为2021级博士研究生李正浩，通讯作者/共同第一作者为孙德勇教授，合作者包括我校王胜强教授、张海龙副教授和何宜军教授，以及江苏海洋大学环宇讲师。

在全球气候变化背景下，海洋生态环境系统在当前和未来的变化受到广泛关注和研究。近年来，卫星遥感技术的发展为监测全球海洋水体成分变化提供了有效工具。卫星图像能直观显示海水颜色特征，其变化作为海水成分的“指纹”，留下了反映海洋整体变化的重要印记。本研究基于CIE-XYZ 1931系统，利用一个跨度为25年（1998-2022年）的长时序卫星影像集，评估并揭示了自21世纪初以来全球海洋水体颜色的变化，明确了其趋势和异常波动特征。卫星结果显示，全球36%的海水正在发生变化（p < 0.1）：其中25%的区域（原呈蓝色色调）向绿/浅蓝偏移，这种“绿化”趋势在中高纬度海域更为显著；而11%的区域水体颜色则变得更蓝，呈现“蓝化”趋势，主要集中于低纬度海洋。极端海表温度（SST）异常事件导致了“显著”的海洋水色波动，但绝大多数（占总数的94%）波动相对较弱。因果分析揭示了气候强迫（特别是ENSO事件）对赤道海洋水体动态的重要驱动作用。研究结果证明，低纬度海域是21世纪初响应气候变化的核心变化区域之一。此外，相比于大洋水域，仅考虑全球气候变化本身可能不足以完全解释沿海水色参数的时空演变特征，需要更多关注复杂沿海环境特征与人为驱动因素的综合效应。

本研究通过水色参数阐明了21世纪以来全球海洋动态变化趋势，分析了海温和气候变化与水色动态之间的联系，为认识当前全球海洋变化提供了重要依据。该成果得到了气候系统预测与变化应对全国重点实验室和国家自然科学基金项目（42476173，42176179，42176181和42106176）资助。

图1 过去25年全球海洋水体颜色的时间序列变化特征。（a）基于全球长时序数据，采用Theil-Sen中值法和Mann-Kendall检验计算的色度角（α*）总体趋势空间分布（黑色等值线包围的区域，p < 0.1）。（b）每3°纬度带内，α*呈上升/下降趋势的像元比例随纬度的变化。（c）全球海洋水体颜色异常波动特征（，通过标准差[SD]来量化波动幅度）。（d）α*波动的平均纬度分布特征

图2 全球海洋水色异常与气候强迫的关联特征。基于1998年至2022年全球色度角时间序列异常分量（）与三个典型气候指数（MEI、DMI、AMO）计算得到的相关系数（r）及归一化信息流（τ）空间分布。图中颜色区域表示通过显著性水平检验（p < 0.1）的像元空间分布

发表论文

Li, Z., Sun, D., Wang, S., Huan, Y., Zhang, H., & He, Y. (2025). Satellites reveal hotspots of ocean changes in the early 21st century. Science Advances, 11, eads0307. https://doi.org/10.1126/sciadv.ads0307

作者简介

孙德勇，南京信息工程大学，教授，博士生导师，江苏省工程中心副主任/海洋遥感研究所所长，国家科技专家组在库专家，江苏省海洋学会理事。主要从事海洋水色遥感、水生态环境遥感、水体光学特征机理等方面的研究。主持国家自然科学基金项目5项、省部级项目4项、以及其它企事业委托项目10余项。在Science Advances、Global Change Biology、Water Research、Remote Sensing of Environment、IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing、Limnology and Oceanography等国际主流学术期刊上，发表和录用SCI(E)检索论文90余篇，授权国家发明专利6项。曾获国家海洋科学技术奖特等奖、中国遥感优秀成果奖一等奖、江苏省科学技术一等奖、上海海洋科学技术二等奖、江苏省海洋学会科学技术奖一等奖、江苏省“六大人才高峰”高层次人才、江苏高校“青蓝工程”中青年学术带头人、自然资源部高层次青年科技创新人才等奖励或称号。

文图 | 孙德勇

编辑 | 楚现英

责编 | 李杰鹏 席雷

审核 | 董济海

信息来源：海南热带海洋学院。

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