海洋生态系统建模方法综述

摘要

本文对海洋生态系统建模方法的演变进行了历史与方法学综述，涵盖从20世纪上半叶最初的的经验性 概括和化学计量方案，到将确定性方程与机器学习方法相结合的现代混合系统。文章追溯了模型从点式 （ 0D）和箱式库结构向多维耦合物理-生物地球化学复合体的转变，这些复合体整合了水动力学、营养盐 循环和营养级相互作用。现代模型按照四个复杂度层级进行系统化分类：生物地球化学模型、营养动力 学模型、渔业管理模型和端到端模型。分析了实现水动力学与生物地球化学模块化集成的关键软件框架 （ FABM、 Oceananigans）。特别关注了有前景的研究方向——基础模型和“数字海洋孪生”概念，即基 于卫星和现场数据同化进行实时运行。研究表明，建模正在成为“蓝色经济”中的基础性工具，使海洋资 源管理从被动响应转向主动调控成为可能。本综述的结果可为海洋学、海洋生态学专家及预报系统开发 者提供参考。