潘德炉院士指导！自然资源部海洋二所在《自然》《科学》等国际权威期刊子刊发文三篇！

在全球气候变化持续加剧的背景下，海洋碳循环作为调控大气二氧化碳浓度的关键环节，正受到国际社会的高度关注。然而，受极夜、厚云和海水强衰减等自然条件限制，极地冬季以及海洋次表层长期以来都是传统被动遥感和船基观测难以覆盖的关键区域，形成了制约全球碳收支精确评估的重要“观测盲区”。如何突破这些限制，实现对关键过程的直接观测，是当前海洋与气候科学面临的核心挑战之一。

近期，在自然资源部海洋二所潘德炉院士的指导下，自然资源部第二海洋研究所卫星海洋环境监测预警全国重点实验室陈鹏研究员和张思琪助理研究员、南方海洋科学与工程广东省实验室（广州）张镇华博士后和中国科学院南京地理与湖泊研究所施坤研究员携手围绕这一国际前沿科学问题，系统引入星载与国产机载激光雷达技术，针对极地冬季碳通量、生物泵过程以及次表层生态结构等关键问题取得了一系列突破性进展。相关研究成果于2025年相继发表于《Science Advances》《Nature Communications》和《Communications Earth & Environment》等国际权威期刊，为认识全球海洋碳循环过程、完善气候变化评估提供了重要科学依据。

在南大洋碳通量研究方面，团队针对长期存在的冬季观测缺失问题，首次融合星载激光雷达观测与机器学习方法，实现了南大洋全年、尤其是极夜条件下的连续碳通量估算。研究结果显示，南大洋高纬度海域冬季二氧化碳向大气释放的通量在以往研究中被系统性低估，低估幅度约为40%。进一步分析表明，海冰季节性变化与风场调制在冬季碳源形成中发挥着关键作用，不同纬向带中由海冰、风速和海-气分压差主导的碳通量控制机制存在显著差异。这一发现表明，冬季过程并非对年平均碳收支的微小修正，而是影响南大洋碳源汇格局的重要组成部分。

在极地生物泵研究方面，研究团队突破了传统被动水色遥感在极夜和弱光条件下的技术瓶颈，利用CALIOP星载激光雷达构建了覆盖过去十余年的南极冬季浮游植物净初级生产力数据集。研究发现，南极冬季浮游植物净初级生产力在过去十余年中呈现显著加速增长趋势，尤其在季节性海冰区表现突出。这一结果表明，极地冬季并非传统认知中的“生态静默期”，冬季浮游植物活动在生物泵过程和区域碳吸收中具有不可忽视的作用，也对现有海洋生态与碳循环理论提出了新的认识框架。

在海洋次表层探测方面，团队依托中国科学院上海光机所自主研制的国产机载蓝光激光雷达系统，在南海成功实现了百米水深范围内的高分辨率连续探测，首次对次表层叶绿素最大值层的深度位置、厚度变化及其三维结构进行了精细刻画。该系统在探测深度和动态范围方面较传统机载激光雷达技术实现了显著提升，使长期以来难以通过遥感手段直接观测的“水下生物引擎”得以清晰呈现，为定量评估生物泵强度和碳输出过程提供了全新的观测手段。

上述三项研究成果由潘德炉院士领衔，自然资源部第二海洋研究所科研人员联合国内外多家研究机构共同完成。研究团队长期致力于星载与机载激光雷达海洋应用、极地碳循环及海洋生物地球化学过程研究，在主动遥感技术与海洋科学交叉领域形成了系统性研究优势。相关成果不仅为全球碳收支估算和气候模型改进提供了关键约束，也为我国未来海洋激光雷达星载任务和极地长期观测体系建设奠定了重要科学基础。

潘德炉，卫星海洋遥感专家，2001年当选中国工程院院士。现任自然资源部第二海洋研究所卫星海洋环境监测预警全国重点实验室领域研究员、中国海洋学会荣誉副理事长、国家海洋信息化技术专家组组长、国际海洋水色遥感专家组专家，是我国海洋遥感科学技术发展的主要开创人之一，并为国际海洋水色遥感科技的发展做出了重要贡献。2002年获国际光学工程学会遥感科学成就奖，2003年获国家科技进步特等奖，2013年获国家科技进步二等奖，2015年获浙江科技重大贡献奖，2016年获光华工程奖，先后在国内外发表SCI和EI收录论文200 余篇。

陈鹏研究员，自然资源部第二海洋研究所，博士生导师。主要研究方向为卫星海洋环境遥感，长期从事主动与被动遥感技术在海洋碳通量、浮游植物和水色要素反演中的应用研究。现任卫星海洋环境监测预警全国重点实验室副主任，先后主持国家自然科学基金优青项目、国家重点研发计划课题等国家级项目8项，省重点基金、省重点研发计划课题及其他项目近30项。以第一/通讯作者在NC、SA、CEE、RSE、ISPRS、TGRS、L&O等权威期刊发表SCI论文50余篇。

张思琪博士，自然资源部第二海洋研究所助理研究员，主要从事海洋碳循环与主动遥感研究，长期致力于利用卫星激光雷达与机器学习技术研究海–气二氧化碳交换机制，关注高纬度与热带海域的碳通量变化及其气候效应。主持国家自然科学青年科学基金项目（C类），在Science Advances、Nature Communications、Communications Earth & Environment、PNAS nexus等多个刊物发表多篇SCI论文。

张镇华博士，南方海洋科学与工程广东省实验室（广州）博士后。合作导师潘德炉院士，研究方向包括激光雷达方程海-气耦合模拟、气候变化与激光卫星遥感监测，主持有国家自然科学青年科学基金项目（C类）、广东省面上项目、博士后面上项目，在Nature Communications、Science Advances、Communications Earth & Environment、Remote Sensing of Environment、ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing等期刊发表SCI论文十余篇。

施坤研究员，中国科学院南京地理与湖泊研究所。国家青年基金A类和国家青年基金B类获得者，中科院青促会优秀会员，主要从事物理湖泊学研究。主持联合基金重点项目等国家自然科学基金5项、中国科学院科研仪器设备研制项目1项；在Nature Reviews Earth & Environment、Nature Climate Change、Nature Communications、Science Advances、Science Bulletin以及Remote Sensing of Environment等多个刊物发表SCI论文144篇；获中国地理学会青年科技奖以及省部级自然科学一等奖3项。

• 信息来源：自然资源部海洋二所。

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