在全球氣候變化持續(xù)加劇的背景下，海洋碳循環(huán)作為調(diào)控大氣二氧化碳濃度的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，正受到國(guó)際社會(huì)的高度關(guān)注。然而，受極夜、厚云和海水強(qiáng)衰減等自然條件限制，極地冬季以及海洋次表層長(zhǎng)期以來都是傳統(tǒng)被動(dòng)遙感和船基觀測(cè)難以覆蓋的關(guān)鍵區(qū)域，形成了制約全球碳收支精確評(píng)估的重要“觀測(cè)盲區(qū)”。如何突破這些限制，實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵過程的直接觀測(cè)，是當(dāng)前海洋與氣候科學(xué)面臨的核心挑戰(zhàn)之一。

近期，在自然資源部海洋二所潘德爐院士的指導(dǎo)下，自然資源部第二海洋研究所衛(wèi)星海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)警全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室陳鵬研究員和張思琪助理研究員、南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室（廣州）張鎮(zhèn)華博士后和中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所施坤研究員攜手圍繞這一國(guó)際前沿科學(xué)問題，系統(tǒng)引入星載與國(guó)產(chǎn)機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)，針對(duì)極地冬季碳通量、生物泵過程以及次表層生態(tài)結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵問題取得了一系列突破性進(jìn)展。相關(guān)研究成果于2025年相繼發(fā)表于《Science Advances》《Nature Communications》和《Communications Earth & Environment》等國(guó)際權(quán)威期刊，為認(rèn)識(shí)全球海洋碳循環(huán)過程、完善氣候變化評(píng)估提供了重要科學(xué)依據(jù)。

在南大洋碳通量研究方面，團(tuán)隊(duì)針對(duì)長(zhǎng)期存在的冬季觀測(cè)缺失問題，首次融合星載激光雷達(dá)觀測(cè)與機(jī)器學(xué)習(xí)方法，實(shí)現(xiàn)了南大洋全年、尤其是極夜條件下的連續(xù)碳通量估算。研究結(jié)果顯示，南大洋高緯度海域冬季二氧化碳向大氣釋放的通量在以往研究中被系統(tǒng)性低估，低估幅度約為40%。進(jìn)一步分析表明，海冰季節(jié)性變化與風(fēng)場(chǎng)調(diào)制在冬季碳源形成中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，不同緯向帶中由海冰、風(fēng)速和海-氣分壓差主導(dǎo)的碳通量控制機(jī)制存在顯著差異。這一發(fā)現(xiàn)表明，冬季過程并非對(duì)年平均碳收支的微小修正，而是影響南大洋碳源匯格局的重要組成部分。

在極地生物泵研究方面，研究團(tuán)隊(duì)突破了傳統(tǒng)被動(dòng)水色遙感在極夜和弱光條件下的技術(shù)瓶頸，利用CALIOP星載激光雷達(dá)構(gòu)建了覆蓋過去十余年的南極冬季浮游植物凈初級(jí)生產(chǎn)力數(shù)據(jù)集。研究發(fā)現(xiàn)，南極冬季浮游植物凈初級(jí)生產(chǎn)力在過去十余年中呈現(xiàn)顯著加速增長(zhǎng)趨勢(shì)，尤其在季節(jié)性海冰區(qū)表現(xiàn)突出。這一結(jié)果表明，極地冬季并非傳統(tǒng)認(rèn)知中的“生態(tài)靜默期”，冬季浮游植物活動(dòng)在生物泵過程和區(qū)域碳吸收中具有不可忽視的作用，也對(duì)現(xiàn)有海洋生態(tài)與碳循環(huán)理論提出了新的認(rèn)識(shí)框架。

在海洋次表層探測(cè)方面，團(tuán)隊(duì)依托中國(guó)科學(xué)院上海光機(jī)所自主研制的國(guó)產(chǎn)機(jī)載藍(lán)光激光雷達(dá)系統(tǒng)，在南海成功實(shí)現(xiàn)了百米水深范圍內(nèi)的高分辨率連續(xù)探測(cè)，首次對(duì)次表層葉綠素最大值層的深度位置、厚度變化及其三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行了精細(xì)刻畫。該系統(tǒng)在探測(cè)深度和動(dòng)態(tài)范圍方面較傳統(tǒng)機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了顯著提升，使長(zhǎng)期以來難以通過遙感手段直接觀測(cè)的“水下生物引擎”得以清晰呈現(xiàn)，為定量評(píng)估生物泵強(qiáng)度和碳輸出過程提供了全新的觀測(cè)手段。

上述三項(xiàng)研究成果由潘德爐院士領(lǐng)銜，自然資源部第二海洋研究所科研人員聯(lián)合國(guó)內(nèi)外多家研究機(jī)構(gòu)共同完成。研究團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于星載與機(jī)載激光雷達(dá)海洋應(yīng)用、極地碳循環(huán)及海洋生物地球化學(xué)過程研究，在主動(dòng)遙感技術(shù)與海洋科學(xué)交叉領(lǐng)域形成了系統(tǒng)性研究?jī)?yōu)勢(shì)。相關(guān)成果不僅為全球碳收支估算和氣候模型改進(jìn)提供了關(guān)鍵約束，也為我國(guó)未來海洋激光雷達(dá)星載任務(wù)和極地長(zhǎng)期觀測(cè)體系建設(shè)奠定了重要科學(xué)基礎(chǔ)。

潘德爐，衛(wèi)星海洋遙感專家，2001年當(dāng)選中國(guó)工程院院士。現(xiàn)任自然資源部第二海洋研究所衛(wèi)星海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)警全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)域研究員、中國(guó)海洋學(xué)會(huì)榮譽(yù)副理事長(zhǎng)、國(guó)家海洋信息化技術(shù)專家組組長(zhǎng)、國(guó)際海洋水色遙感專家組專家，是我國(guó)海洋遙感科學(xué)技術(shù)發(fā)展的主要開創(chuàng)人之一，并為國(guó)際海洋水色遙感科技的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。2002年獲國(guó)際光學(xué)工程學(xué)會(huì)遙感科學(xué)成就獎(jiǎng)，2003年獲國(guó)家科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)，2013年獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，2015年獲浙江科技重大貢獻(xiàn)獎(jiǎng)，2016年獲光華工程獎(jiǎng)，先后在國(guó)內(nèi)外發(fā)表SCI和EI收錄論文200 余篇。

陳鵬研究員，自然資源部第二海洋研究所，博士生導(dǎo)師。主要研究方向?yàn)樾l(wèi)星海洋環(huán)境遙感，長(zhǎng)期從事主動(dòng)與被動(dòng)遙感技術(shù)在海洋碳通量、浮游植物和水色要素反演中的應(yīng)用研究?，F(xiàn)任衛(wèi)星海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)警全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任，先后主持國(guó)家自然科學(xué)基金優(yōu)青項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題等國(guó)家級(jí)項(xiàng)目8項(xiàng)，省重點(diǎn)基金、省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題及其他項(xiàng)目近30項(xiàng)。以第一/通訊作者在NC、SA、CEE、RSE、ISPRS、TGRS、L&O等權(quán)威期刊發(fā)表SCI論文50余篇。

張思琪博士，自然資源部第二海洋研究所助理研究員，主要從事海洋碳循環(huán)與主動(dòng)遙感研究，長(zhǎng)期致力于利用衛(wèi)星激光雷達(dá)與機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)研究海–氣二氧化碳交換機(jī)制，關(guān)注高緯度與熱帶海域的碳通量變化及其氣候效應(yīng)。主持國(guó)家自然科學(xué)青年科學(xué)基金項(xiàng)目（C類），在Science Advances、Nature Communications、Communications Earth & Environment、PNAS nexus等多個(gè)刊物發(fā)表多篇SCI論文。

張鎮(zhèn)華博士，南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室（廣州）博士后。合作導(dǎo)師潘德爐院士，研究方向包括激光雷達(dá)方程海-氣耦合模擬、氣候變化與激光衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)，主持有國(guó)家自然科學(xué)青年科學(xué)基金項(xiàng)目（C類）、廣東省面上項(xiàng)目、博士后面上項(xiàng)目，在Nature Communications、Science Advances、Communications Earth & Environment、Remote Sensing of Environment、ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing等期刊發(fā)表SCI論文十余篇。

施坤研究員，中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所。國(guó)家青年基金A類和國(guó)家青年基金B(yǎng)類獲得者，中科院青促會(huì)優(yōu)秀會(huì)員，主要從事物理湖泊學(xué)研究。主持聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目等國(guó)家自然科學(xué)基金5項(xiàng)、中國(guó)科學(xué)院科研儀器設(shè)備研制項(xiàng)目1項(xiàng)；在Nature Reviews Earth & Environment、Nature Climate Change、Nature Communications、Science Advances、Science Bulletin以及Remote Sensing of Environment等多個(gè)刊物發(fā)表SCI論文144篇；獲中國(guó)地理學(xué)會(huì)青年科技獎(jiǎng)以及省部級(jí)自然科學(xué)一等獎(jiǎng)3項(xiàng)。

• 信息來源：自然資源部海洋二所。

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