海洋是地球上最重要的大氣二氧化碳儲(chǔ)藏地，時(shí)間跨度從幾十年到幾千年。但一個(gè)國(guó)際研究小組報(bào)告說(shuō)，由于南大洋的活動(dòng)，把溫室氣體封存起來(lái)的過(guò)程被削弱了，因此，南大洋活動(dòng)的增加可以解釋過(guò)去1.1萬(wàn)年的神秘溫暖。
普林斯頓大學(xué)杜森伯里地質(zhì)和地球物理科學(xué)教授丹尼爾·西格曼(Daniel Sigman)說(shuō)，由于全球二氧化碳水平的逐漸上升，這段時(shí)期的氣溫得到了穩(wěn)定，因此，理解二氧化碳濃度上升的原因非常有趣。
科學(xué)家們對(duì)二氧化碳的增加提出了各種假設(shè)，但其最終原因仍不清楚?，F(xiàn)在，由普林斯頓大學(xué)和馬克斯·普朗克化學(xué)研究所的科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國(guó)際合作指出，南大洋的上涌正在增加。他們的研究發(fā)表在最新一期的《自然地球科學(xué)》雜志上。
“我們認(rèn)為我們可能找到了答案，”西格曼說(shuō)?！澳洗笱蟓h(huán)流的增加使得二氧化碳泄漏到大氣中，使地球變暖?！?/p>
他們關(guān)于海洋變化的發(fā)現(xiàn)也可能對(duì)預(yù)測(cè)全球變暖將如何影響海洋循環(huán)以及化石燃料燃燒將增加多少大氣中的二氧化碳有影響。
多年來(lái)，研究人員已經(jīng)知道浮游植物的生長(zhǎng)和下沉?xí)⒍趸嘉牒Ｑ笊钐?，這一過(guò)程通常被稱為“生物泵”。西格曼說(shuō)，生物泵主要是由低緯度海洋驅(qū)動(dòng)的，但在靠近兩極的地方，由于深海快速地暴露在海面上，二氧化碳被排回到大氣中。最嚴(yán)重的威脅來(lái)自環(huán)繞南極洲的南大洋。西格曼說(shuō):“我們經(jīng)常把南大洋稱為生物泵的泄漏?！?/p>
西格曼和他的同事們發(fā)現(xiàn)，南大洋涌流的增加可能有助于穩(wěn)定全新世的氣候，這一時(shí)期比工業(yè)革命早了一萬(wàn)多年。
大多數(shù)科學(xué)家都認(rèn)為全新世的溫暖對(duì)人類文明的發(fā)展至關(guān)重要。全新世是一個(gè)“間冰期”，是在過(guò)去100萬(wàn)年的冰河期中罕見(jiàn)的一段溫暖氣候。冰川的退縮為人類開(kāi)辟了更廣闊的天地，而大氣中二氧化碳的濃度越高，農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率就越高，這使得人們可以減少捕獵活動(dòng)，建立永久性的定居點(diǎn)。
研究人員說(shuō)，全新世與其他間冰期有幾個(gè)關(guān)鍵的不同之處。其一，它的氣候異常穩(wěn)定，沒(méi)有其他間冰期典型的主要降溫趨勢(shì)。其次，大氣中二氧化碳的濃度上升約為百萬(wàn)分之20(百萬(wàn)分之20)，從全新世早期的百萬(wàn)分之260上升到晚期全新世的280ppm，而二氧化碳則在其他間冰期間保持穩(wěn)定或下降。
相比之下，從工業(yè)化開(kāi)始到現(xiàn)在，由于燃燒化石燃料，大氣中的二氧化碳濃度從280增加到400ppm以上。
“在這種情況下，全新世觀察到的20ppm的增加可能看起來(lái)很小，”西格曼說(shuō)?！叭欢茖W(xué)家認(rèn)為，這種微小但顯著的上升在防止全新世逐漸變冷方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用，這可能促進(jìn)了復(fù)雜人類文明的發(fā)展?！?/p>
為了研究全新世二氧化碳上升的潛在原因，研究人員調(diào)查了來(lái)自南大洋幾個(gè)不同地區(qū)的三種類型的化石:硅藻和有孔蟲(chóng)，它們都是在海洋中發(fā)現(xiàn)的帶殼微生物，以及深海珊瑚。
通過(guò)這些化石的礦壁中殘留的微量有機(jī)物的氮同位素比值，科學(xué)家們得以重現(xiàn)過(guò)去一萬(wàn)年中南大洋表層水中養(yǎng)分濃度的變化。
“我們用來(lái)分析化石的方法是獨(dú)特的，它為研究過(guò)去海洋環(huán)境的變化提供了一種新的方法，”該研究的第一作者Anja Studer說(shuō)。
結(jié)合化石的氮同位素測(cè)量表明，全新世期間，大量的水，富含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和二氧化碳，從深海涌向南大洋表面。雖然上升氣流的原因尚不清楚，但最可能的過(guò)程似乎是“咆哮的40度”的變化，這是環(huán)繞南極洲的向東吹的風(fēng)帶。
由于增強(qiáng)的南大洋上升流，生物泵在全新世減弱，允許更多的二氧化碳從深海泄漏到大氣中，從而可能解釋大氣中二氧化碳濃度上升20 ppm。
西格曼說(shuō):“這一過(guò)程允許一些深度儲(chǔ)存的二氧化碳進(jìn)入大氣層?！薄拔覀儗?shí)際上是在生物泵的膜上打孔。”
在全新世，大氣中二氧化碳含量的增加，抵消了之前大部分間冰期的逐漸冷卻的趨勢(shì)。因此，新的結(jié)果表明海洋可能是全新世氣候“特殊穩(wěn)定”的原因。
同樣的過(guò)程今天也在起作用:海洋對(duì)碳的吸收正在減緩化石燃料燃燒所產(chǎn)生的大氣二氧化碳的上升速度，而南大洋的上升流仍在讓一部分二氧化碳返回大氣層。
西格曼說(shuō):“如果全新世的發(fā)現(xiàn)可以用來(lái)預(yù)測(cè)未來(lái)南大洋的上升流將如何變化，它將提高我們預(yù)測(cè)大氣中二氧化碳和全球氣候變化的能力?！?/p>
