北冰洋為啥成為全球海洋酸化的“領(lǐng)頭羊”？

全球海洋酸化正以史前未有的速度在擴(kuò)展著……

工業(yè)化前的5500萬年全球平均海水pH值從8.3變到8.2，而從剛工業(yè)化（1840年）的8.2下降到2010年的8.1則只用了170年時(shí)間。預(yù)測(cè)今后每下降0.1個(gè)pH單位只需要20年時(shí)間，到本世紀(jì)末將會(huì)再下降0.3-0.4pH單位，即全球海水的平均pH值將突破8而掉到7.7，全球海洋酸化每變化一個(gè)0.1pH單位，正以億年級(jí)到百年級(jí)再到本世紀(jì)的十年級(jí)的速度狂奔著。

海洋酸化是由于海洋過量吸收人為排放入大氣的二氧化碳，源源不斷供應(yīng)著海水中碳酸向生成多余H+方向發(fā)生，過量增加二氧化碳，改變了海水碳酸鹽系統(tǒng)緩沖能力，海水就會(huì)加速變酸。

從1999年的中國(guó)首次北極科學(xué)考察開始，中國(guó)科學(xué)家就開展了北冰洋酸化和碳循環(huán)研究，集成了20年的觀測(cè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)北冰洋酸化水體面積以每年1.5%的速率增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到本世紀(jì)中葉酸化水將充滿深達(dá)250米的整個(gè)北冰洋水體，其擴(kuò)張速率比在太平洋或者大西洋觀測(cè)到的結(jié)果還要快4倍以上。

北冰洋領(lǐng)跑著世界大洋的海洋酸化速度，被認(rèn)為是全球海洋酸化的“領(lǐng)頭羊”。

北冰洋這只“領(lǐng)頭羊”，是在為應(yīng)對(duì)氣候變化而開展對(duì)北冰洋的碳匯能力的深入調(diào)查評(píng)估中被發(fā)現(xiàn)的。由于常年被海冰覆蓋，北冰洋吸收大氣中的碳長(zhǎng)期被認(rèn)為幾乎為零。而近十幾年來，隨著海冰快速融化，尤其是對(duì)邊緣海高生產(chǎn)力海域的深入調(diào)查發(fā)現(xiàn)，北冰洋是一個(gè)被忽略的全球重要的碳池，其潛力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其面積——以只占全球大洋的3%的面積，吸收高達(dá)世界大洋的10%的碳。

北冰洋一方面大量吸收人為碳，同時(shí)也加快酸化速度，20年來其酸化過程的速率大大高于世界其他大洋。而如此高速的酸化速率的驅(qū)動(dòng)機(jī)制則是由來自多種要素的相互作用協(xié)同發(fā)生的，如包括大氣二氧化碳快速侵入對(duì)表層酸化、太平洋入流水對(duì)上層水體酸化、以及大西洋入流水對(duì)中下層水體酸化等擴(kuò)展影響。

研究還發(fā)現(xiàn)，這樣的快速酸化的機(jī)理是與全球氣候變化緊密相關(guān)的。

北極地區(qū)是全球?qū)夂蜃兓蠲舾械牡貐^(qū)，過去20年來出現(xiàn)的快速變化，北極地區(qū)平均溫度升高是地球平均升溫的2倍多，北極快速變暖產(chǎn)生了放大作用而導(dǎo)致了北冰洋海冰快速融化，每年夏季三分之二面積的海冰融化，使開闊水域高達(dá)1000多萬平方千米，比我國(guó)大陸面積還要大。預(yù)計(jì)到本世紀(jì)中葉，夏季整個(gè)北冰洋將達(dá)1350萬平方千米無海冰，因此大量的人為二氧化碳通過大氣進(jìn)入北冰洋，導(dǎo)致上層水體的酸堿度降低。

20年來，隨著北冰洋海冰覆蓋面積快速后退，北太平洋入流水量增加了50%，攜帶著北太平洋深層“腐蝕性”的酸化海水大范圍地入侵到北冰洋表層，并與表層充分混合，導(dǎo)致250米以上水體進(jìn)一步酸化。

另外，北大西洋的酸性水體，在向北冰洋輸送過程中，促使中下層的水體酸化加強(qiáng)。模型預(yù)測(cè)表明，北冰洋中層會(huì)在2105年左右碳酸鈣處于完全不飽和并持續(xù)約600年；而深部會(huì)在2140年左右碳酸鈣處于完全不飽和且持續(xù)千年。因此，北冰洋的酸化將處于長(zhǎng)達(dá)幾百年乃至千年的長(zhǎng)期不可恢復(fù)期。

北冰洋快速酸化將對(duì)海洋生物造成重大影響，尤其是蛤蚌、貽貝、海螺等鈣質(zhì)外殼生物將更難形成或維持其外殼。翼足目類海螺是北冰洋食物鏈中重要的一環(huán)，是北極三文魚和鯡魚重要的食物，其總量下降將對(duì)北冰洋生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重影響。

北冰洋酸化呈現(xiàn)“領(lǐng)頭羊”作用，但其根源是北極變暖放大了海冰快速融化，大氣二氧化碳增加及快速侵入表層水，太平洋和大西洋酸化水體輸入北冰洋增加和快速擴(kuò)張等全球變化的多因子協(xié)同作用結(jié)果，也與全球氣候變化有緊密關(guān)系。因此，要扭住這只狂奔的“領(lǐng)頭羊”，減緩全球海洋酸化的速度，治理的根本措施還是要以人類命運(yùn)共同體為理念，堅(jiān)定不移地執(zhí)行《巴黎氣候協(xié)定》，同心協(xié)力加強(qiáng)對(duì)氣候變化威脅的全球應(yīng)對(duì)，把全球平均氣溫比工業(yè)化前水平升高控制在2℃之內(nèi)，并為把升溫控制在1.5℃之內(nèi)而努力。全球盡快實(shí)現(xiàn)溫室氣體排放達(dá)峰，本世紀(jì)下半葉實(shí)現(xiàn)溫室氣體凈零排放。

（作者系自然資源部自然資源首席科學(xué)傳播專家和閩江科學(xué)傳播學(xué)者）