众所周知，沙尘暴可使得大气可吸入颗粒物增加、能见度降低、太阳辐射减少，带来一系列气候、环境、人体健康等直接效应。除此之外，沙尘暴还有着间接气候效应，特别是沙尘携带的营养物质会直接影响下风方海域的海洋生物地球化学循环，从而控制海洋初级生产力、降低大气CO₂ 的浓度（20世纪80年代末“铁假说”）。自“铁假说”以来，科学家开始关注大气（特别是沙尘）沉降对海洋生物地球化学循环的影响，但将自然的沙尘事件与海洋初级生产过程直接关联的研究则极少。

最近几年，中国科学院大气物理研究所檀赛春和石广玉及合作者的一系列研究发现，亚洲沙尘不仅与中国近海（包括黄海和东海）的远海海区（>50 m以深海区）的叶绿素a浓度和初级生产力显著正相关（Tan et al., 2011；2012a；2013），而且与开阔大洋的近岸（< 50m以浅海区）和远海海区的叶绿素a浓度显著相关（Tan et al., 2013）。除长期统计分析外，典型沙尘事件个例研究也发现，黄海的浮游植物生长的确与沙尘事件有关（Tan et al., 2011；2012b；2014），且沙尘年的叶绿素a浓度（图1）比非沙尘年高40%以上（Tan et al., 2012b）。这些结果表明亚洲沙尘对海洋生物生产力的“施肥”作用。

大气所檀赛春和李嘉伟及合作者新近发表的论文进一步定量评估了沙尘沉降对海洋浮游植物生长和新生产力的贡献（Tan et al., 2016；2017）。研究发现，卫星遥感的气溶胶柱特征（包括吸收性气溶胶指数和气溶胶光学厚度）能够显示一些较强沙尘事件从源区向海洋的输送，而卫星遥感的沙尘气溶胶垂直分布特征则能够显示更多的沙尘事件从源区向海洋输送的时空分布，包括一些弱的沙尘事件（图2）。因此，将卫星观测的柱气溶胶特征和垂直特征结合，能够减小识别沙尘从源区向海洋输送的不确定性。通过沙尘输送模式估算的沙尘气溶胶沉降通量估算沙尘沉降对海洋新生产力的贡献，结果发现一次强沙尘事件提供的铁最大可完全满足浮游植物生长（图3）的需要（贡献比115–291%）。氮其次，最大可支持浮游植物生长的1.7–4.0%。磷最小，最大可支持浮游植物生长的0.2–0.5%。

相关论文： 

1.Tan, S.-C., G.-Y. Shi, J.-H. Shi, H.-W. Gao, X. Yao (2011). Correlation of Asian dust with chlorophyll and primary productivity in the coastal seas of China during the period from 1998 to 2008, Journal of Geophysical Research-Biogeosciences, 116, G02029, doi: 10.1029/2010JG001456.

2.Tan, S.-C., and G.-Y. Shi (2012a), Dust Storms in China and Correlation to Chlorophyll a Concentration in the Yellow Sea during 1997–2007, Atmospheric and Oceanic Science Letters, 5 (2), 1-5.

3.Tan, S.-C., and G.-Y. Shi (2012b), Transport of a Severe Dust Storm in March 2007 and Impacts on Chlorophyll a Concentration in the Yellow Sea, Scientific Online Letters on the Atmosphere, 8, 85-89.

4.Tan, S.-C., X. Yao, H.-W. Gao, G.-Y. Shi, and X. Yue (2013), Variability in the Correlation between Asian Dust Storms and Chlorophyll a Concentration from the North to Equatorial Pacific, PLoS ONE, 8(2), e57656. doi: 10.1371/journal.pone.0057656.

5.Tan, S.-C., Wang, H. (2014), The transport and deposition of dust and its impact on phytoplankton growth in the Yellow Sea, Atmospheric Environment, 99, 491-499.

6.Tan, S., J. Li, H. Gao, H. Wang, H. Che, and B. Chen (2016), Satellite-Observed Transport of Dust to the East China Sea and the North Pacific Subtropical Gyre: Contribution of Dust to the Increase in Chlorophyll during Spring 2010, Atmosphere, 7(11), 152.

7. Tan, S.-C., J. Li, H. Che, B. Chen, and H. Wang (2017), Transport of East Asian dust storms to the marginal seas of China and the southern North Pacific in spring 2010, Atmospheric Environment, 148, 316-328.

图1. 南黄海叶绿素a浓度空间分布图。图中显示2007年4月3日到6日该海区的强藻华事件。

图2.（A）5次沙尘事件的CALIPSO卫星轨道；（B）对应图A中各轨道的气溶胶类型垂直分布，图中亮黄色为沙尘气溶胶；（C）对应图A中各轨道的沙尘气溶胶消光系数廓线。

图3.（a）东海卫星观测的日平均叶绿素a浓度（(Chl) , mg m³）以及(Chl)大于春季气候平均值的面积，peak (1)–(3)显示三个叶绿素a浓度的峰值；（b）北太平洋副热带环流海区(Chl)以及(Chl)大于该海区背景(Chl)的面积。图中，绿色三角形表示藻华事件的起始和结束时间。紫色和淡蓝色线分别显示了8天平均的海表温度（SST）和光合有效辐射（PAR）的变化。