近日，德國阿爾弗雷德·魏格納研究所的科學家研究發現，近海表的低鹽度淡水幫助將碳封存在深海，減緩了其返回大氣的速度。但氣候變化正持續改變這些脆弱的海洋分層，可能很快破壞這種天然碳儲存系統。該研究發表于《自然—氣候變化》。
融冰與降水導致南大洋表層水體不斷淡化，這使其封存碳的能力得以超預期延續。然而隨著西風持續增強，這層保護屏障可能崩塌，屆時儲存的二氧化碳將大量釋放，進而加速氣候變化。圖片來源：Shutterstock
全球海洋吸收了約四分之一人為排放的二氧化碳，其中僅南大洋就貢獻了總量的40%，使其成為地球抵御全球變暖最強大的天然防線之一。這個巨大碳匯通過復雜的環流系統運作：深層水上升至海表與大氣進行氣體交換，隨后攜帶吸收的二氧化碳再次沉入深海。
這一平衡取決于遠古深水中的天然二氧化碳上浮量。在南大洋上浮的深水已被封存數個世紀甚至上千年，積累了大量的二氧化碳。氣候模型預測，人類活動引發的氣候變化將導致西風增強，從而把更多富碳深水帶至海表，長期削弱海洋吸碳能力。
然而盡管西風增強，近數十年收集的數據顯示南大洋仍是強大的碳匯。這項新研究揭示了原因：海洋分層的變化使大量深水碳保持封存狀態。
“南大洋的深水通常位于200米以下?！痹撜撐牡谝蛔髡?、阿爾弗雷德·魏格納研究所海洋學家Léa Olivier表示，“相比近表層水體，它鹽度更高、營養更豐富且相對溫暖。”這些深水儲存著遠古時期進入海洋的大量溶解二氧化碳，而近表層水則溫度更低、鹽度較低且含碳量少。
只要這種密度分層保持穩定，富碳深水就會持續被封鎖。但若層間邊界弱化，被封存的碳將更容易抵達海表并釋放至大氣。
“先前研究指出全球氣候變化會強化南大洋西風，并加劇翻轉環流，但這會將更多富碳深水輸送至海表，從而削弱南大洋儲存二氧化碳的能力。”Léa Olivier表示，盡管觀測到風力增強與人類活動相關，但測量數據仍未顯示海洋碳吸收量顯著下降，至少目前如此。
阿爾弗雷德·魏格納研究所等機構的長期監測顯示，氣候變化已在改變表層水與深水特性?！拔覀兊难芯勘砻鳎韺铀畷簳r抵消了模型預測的南大洋碳匯減弱趨勢，但若分層結構弱化，形勢可能逆轉。”Léa Olivier說，持續增強的西風正將深水推向更淺層。自1990年代以來，深水層上邊界已上升約40米。
隨著富碳深水不斷替代更多表層水，二者之間的邊界在風力作用下更易發生混合。一旦混合加劇，封存的二氧化碳將開始上涌并釋放至大氣。
最新研究表明這一過程可能已然啟動。若更多深水碳抵達海表，南大洋作為全球碳匯的功能將被削弱，加速氣候變化進程。
“最令我驚訝的是，答案其實藏在海面之下，我們必須進行超越海洋表層的觀察，否則可能錯過關鍵信息。”Léa Olivier說。
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41558-025-02446-3
本文鏈接：氣候變化可能會破壞南大洋的天然碳儲存系統http://m.sq15.cn/show-11-27521-0.html
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