在地球最寒冷的地方，有一群身披黑白“礼服”的可爱生物——帝企鹅。它们是南极生态系统中独一无二的顶级捕食者，也被誉为南极气候变化的“预警哨兵”。
中山大学遥感科学与技术学院博士生林泓创新地提出了“粪便指数”，通过卫星观测帝企鹅的粪便集中地，追踪其过去11年繁殖栖息地变迁。结果发现，受气候变化影响，帝企鹅正在频繁搬家。
卫星遥感追踪帝企鹅家园变迁
帝企鹅在冰面上繁殖，会留下大量深色粪便，从卫星上就能看见这些“地毯”般的痕迹。林泓开发了一种基于卫星影像的自动检测方法，通过检测帝企鹅的粪便，用30米的空间分辨率绘制出帝企鹅的繁殖地，精度高达94.8%。这个“天眼”得以系统地追踪过去11年（2013–2023年）帝企鹅的繁殖栖息地变迁。
检测发现，有些企鹅很幸运，它们的栖息地周围有岛屿、高大冰崖或搁浅冰山作屏障，附近还有适合捕食的开放水域，比如位于南极罗斯海地区的华盛顿角和东南极伊丽莎白公主地的阿曼达湾。这些地方形成了低风速的“微气候”，不仅安全，还便于觅食。于是这些企鹅很少搬家，栖息地通常能被重复使用长达7年。
而缺少稳定屏障的地方，比如南极半岛的斯迈利岛，其家园可能更容易受到破坏。这说明，气候变化与地貌特征和食物供给相叠加，共同塑造了帝企鹅的命运。
为什么企鹅老搬家？
“高温、暴雪、风暴和低海冰密集度，这四种极端气候事件对帝企鹅栖息地的占据时长和分散程度有着显著影响。”林泓表示，受到上述气候因素影响的帝企鹅群体，其“家园”的分布通常更破碎、更短暂——有些繁殖地不到3年就被放弃，迁移距离甚至超过4公里。
帝企鹅不像鸟类可以飞行，也不会筑巢，必须依赖稳定的冰面繁殖。一个帝企鹅家庭今年还在这块区域上养育宝宝，明年可能就要搬到几公里外。
林泓量化了这种变化：温度每升高1°C，帝企鹅栖息地平均迁移距离增加73米；降雪每增加1厘米，迁移增加66米；风暴和低海冰密集度对栖息地迁移的影响则呈现非单调性。
帝企鹅安居风险不容忽视
未来，帝企鹅“漂泊”的风险可能更大。气候模型预测，在使用清洁能源的低排放与使用化石燃料的高排放两种情景下，南极在本世纪末将分别升温1.3°C和4.8°C。换句话说，如果人类不采取减排行动，帝企鹅栖息地每年迁移的距离将额外增加255米。这意味着它们的家将更加支离破碎，繁殖失败的风险将越来越高。
帝企鹅已经被国际自然保护联盟（IUCN）列为“近危”物种，未来或将走向濒危。在人为的气候变暖下，帝企鹅的栖息地正在以可量化的速度破碎。它们的困境，是南极生态系统的缩影，也是全球气候政策迟缓的直接后果。
本项研究成果发表于Remote Sensing of Environment（《环境遥感》）。中山大学遥感科学与技术学院极地环境立体观测与应用教育部重点实验室博士研究生林泓为文章第一作者，团队首席科学家程晓教授为文章通讯作者，合作作者包括美国蒙大拿大学杜今阳研究员和John S. Kimball教授等。本研究得到国家重点研发计划（2024YFC2813601）和国家自然科学基金（42206249）的支持。
文|记者 王倩 通讯员 曹宁
图|学校提供