Previous modeling studies have shown that global primary production will decrease in the future because stratification caused by global warming will reduce the supply of nutrients from the deep ocean. Previous studies have primarily emphasized the importance of nutrient limitation when explaining changes in primary production; however, phytoplankton growth is actually determined by temperature, light, and nutrient limitations. Moreover, although future changes in primary production differ depending on the area, it is not well understood how these mechanisms differ among oceans. The purpose of this study is to quantitatively evaluate the contribution of each limitation factor to explaining future changes in primary production in individual oceans using nine Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5) models. First, for each model, we calculate the temperature, light, and nutrient limitations, which are not directly available from CMIP5 output data. Next, we quantitatively evaluate the main drivers of changes in primary production not only for the global ocean, but also separately for low latitudes, the North Atlantic, the North Pacific, the Arctic, and the Southern Ocean. Via a quantitative evaluation of the limitation factors of primary production, we show that, in addition to nutrient limitation, future changes in primary production due to global warming are controlled by warming-induced enhancement of phytoplankton growth and decreasing biomass caused by enhanced grazing. Moreover, we show that future changes in primary production and its mechanisms differ among the various ocean basins.

中文翻译：

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CMIP5模型分析未来海洋网络初级生产变化，重点关注单个海洋和模型之间的差异

先前的模型研究表明，未来全球初级生产将减少，因为全球变暖引起的分层将减少来自深海的养分供应。以前的研究在解释初级生产的变化时主要强调养分限制的重要性；然而，浮游植物的生长实际上是由温度、光照和营养限制决定的。此外，尽管初级生产的未来变化因区域而异，但尚不清楚这些机制在海洋之间有何不同。本研究的目的是使用九个耦合模型比对项目第 5 阶段 (CMIP5) 模型定量评估每个限制因素对解释单个海洋初级生产未来变化的贡献。首先，对于每个模型，我们计算了温度、光照和营养限制，这些限制不能直接从 CMIP5 输出数据中获得。接下来，我们不仅对全球海洋，而且对低纬度地区、北大西洋、北太平洋、北极和南大洋分别定量评估初级生产变化的主要驱动因素。通过对初级生产限制因素的定量评估，我们表明，除了养分限制外，全球变暖导致初级生产的未来变化还受到变暖引起的浮游植物生长增强和放牧增加引起的生物量减少的控制。此外，我们表明初级生产的未来变化及其机制在不同的海洋盆地中有所不同。不能直接从 CMIP5 输出数据中获得。接下来，我们不仅对全球海洋，而且对低纬度地区、北大西洋、北太平洋、北极和南大洋分别定量评估初级生产变化的主要驱动因素。通过对初级生产限制因素的定量评估，我们表明，除了养分限制外，全球变暖导致初级生产的未来变化还受到变暖引起的浮游植物生长增强和放牧增加引起的生物量减少的控制。此外，我们表明初级生产的未来变化及其机制在不同的海洋盆地中有所不同。不能直接从 CMIP5 输出数据中获得。接下来，我们不仅对全球海洋，而且对低纬度地区、北大西洋、北太平洋、北极和南大洋分别定量评估初级生产变化的主要驱动因素。通过对初级生产限制因素的定量评估，我们表明，除了养分限制外，全球变暖导致初级生产的未来变化还受到变暖引起的浮游植物生长增强和放牧增加引起的生物量减少的控制。此外，我们表明初级生产的未来变化及其机制在不同的海洋盆地中有所不同。但也分别适用于低纬度地区、北大西洋、北太平洋、北极和南大洋。通过对初级生产限制因素的定量评估，我们表明，除了养分限制外，全球变暖导致初级生产的未来变化还受到变暖引起的浮游植物生长增强和放牧增加引起的生物量减少的控制。此外，我们表明初级生产的未来变化及其机制在不同的海洋盆地中有所不同。但也分别适用于低纬度地区、北大西洋、北太平洋、北极和南大洋。通过对初级生产限制因素的定量评估，我们表明，除了养分限制外，全球变暖导致初级生产的未来变化还受到变暖引起的浮游植物生长增强和放牧增加引起的生物量减少的控制。此外，我们表明初级生产的未来变化及其机制在不同的海洋盆地中有所不同。全球变暖导致初级生产的未来变化受变暖引起的浮游植物生长增强和放牧增加导致生物量减少的控制。此外，我们表明初级生产的未来变化及其机制在不同的海洋盆地中有所不同。全球变暖导致初级生产的未来变化受变暖引起的浮游植物生长增强和放牧增加导致生物量减少的控制。此外，我们表明初级生产的未来变化及其机制在不同的海洋盆地中有所不同。