海洋中的浮游植物是海洋初级生产力的主要贡献者，叶绿素 a（Chl-a）常被用来衡量浮游植物生物量和海洋初级生产力。但 pCO₂升高对海洋初级生产力到底有怎样的影响，目前尚无定论。不同海域的研究结果差异很大，有的显示 pCO₂升高促进生产力，有的则是抑制，还有的呈中性影响。而且，Chl-a 的变化还受到多种环境因素的影响，比如季风引起的营养物质上涌、海洋涡旋、热带气旋等，全球变暖带来的海水温度上升、海洋热浪频发，也进一步搅乱了 pCO₂与 Chl-a 之间的关系。各个海域 Chl-a 的变化呈现出明显的区域特异性，可针对特定区域，尤其是像南海（SCS）这样在全球碳循环和区域生态系统中占据重要地位的半封闭边缘海，pCO₂与 Chl-a 关系的研究却十分有限。为了填补这一空白，深入了解南海生态系统对气候变化的响应，研究人员开展了此次研究。

研究人员利用欧洲空间局海洋颜色气候变化倡议（ESA, OC-CCI, v6.0）提供的 4 千米分辨率 Chl-a 产品、Zhong 构建的南海 pCO₂数据集，以及 ECCO2 产品中的混合层深度（MLD）数据、Hermes 平台的光合有效辐射（PAR）数据等，对 2002 年 8 月至 2022 年 12 月南海表层海水 Chl-a 的时空变化及其对 pCO₂的响应展开分析。

研究发现，南海表层海水 Chl-a 的分布呈现出显著的空间异质性。在近岸区域，如北部湾和珠江口等（Region A），Chl-a 浓度较高，超过 3mg/m³。随着向海洋深处延伸，Chl-a 浓度逐渐降低，形成明显的带状梯度。此外，在吕宋海峡西侧，Chl-a 浓度也有略微升高的现象。这种分布差异主要是因为近岸地区受到陆地输入的影响，河流带来了丰富的营养物质，为浮游植物生长提供了充足的 “食物”；而离岸区域营养物质相对匮乏，浮游植物生长受限，Chl-a 浓度自然较低。

过往研究表明，南海海水 Chl-a 的空间分布和季节变化很大程度上受营养物质供应能力的调控。营养物质的供应与陆地输入、季风驱动的水柱混合过程以及温度变化密切相关。Chl-a 浓度离岸降低主要是由于陆地营养物质输入减少。在季节变化方面，Chl-a 浓度呈现出冬季 > 秋季 > 夏季 > 春季的规律。冬季时，强劲的季风增强了水柱混合，使得深层富含营养物质的海水上涌，为浮游植物生长创造了良好条件，Chl-a 浓度达到峰值；而春季时，水柱分层开始增强，营养物质难以从深层输送到表层，浮游植物生长受限，Chl-a 浓度最低。

在过去二十年里，南海表层海水 Chl-a 总体呈现稳定但略有下降的趋势，近岸水域下降速度（-0.00693mg・m^-3·yr^-1，-0.27%）比中央开阔水域（-0.00123mg・m^-3·yr^-1，-0.60%）更快。相反，表层海水 pCO₂稳步上升，中央开阔水域上升速度（1.44μatm・yr^-1）快于近岸地区（0.496μatm・yr^-1），同时海水表面温度也在上升，近岸和中央开阔水域升温速率分别为 0.0346°C・yr^-1和 0.0408°C・yr^-1 。通过偏相关分析发现，在南海，光抑制是限制浮游植物生长的主要因素，而碳的可利用性并非关键影响因素。上升的 pCO₂，伴随着海水表面温度上升、水柱分层增强等气候变化效应，可能是导致南海表层海水 Chl-a 减弱的原因。

这项研究发表在《Environmental Research》上，其意义重大。它系统地揭示了南海表层海水 Chl-a 的时空变化规律以及 pCO₂对其的影响，为深入理解南海在全球碳循环中的作用提供了关键数据和理论支持。有助于科学家更好地预测未来气候变化下南海生态系统的演变趋势，为海洋生态保护和资源管理提供科学依据。

研究主要采用了卫星遥感数据和构建的数据集进行分析。通过获取欧洲空间局的 Chl-a 卫星数据、特定的 pCO₂数据集，结合其他相关海洋数据产品，对南海海域长时间序列的数据进行整合分析，从宏观角度探究 Chl-a 和 pCO₂的变化特征及相互关系。

综上所述，该研究通过分析长时间序列的多源数据，明确了南海表层海水 Chl-a 的时空变化规律及其与 pCO₂等环境因子的关系。研究结果表明，南海生态系统在气候变化背景下正发生着复杂的变化，pCO₂上升可能不利于 Chl-a 的积累。然而，海洋生态系统极为复杂，未来仍需进一步研究，以更全面地评估气候变化对南海生态系统和全球碳循环的影响，为保护海洋生态环境和应对气候变化提供更坚实的科学基础。