研究：海洋環(huán)流減弱可能會使更多碳從深海釋放到大氣中

在面對氣候變化挑戰(zhàn)時，了解海洋翻轉環(huán)流的潛在影響至關重要。在這個問題上，科學家們預測這種海洋環(huán)流未來將大幅減弱，一方面這可能導致海洋從大氣中吸收的二氧化碳減少。但另一方面，環(huán)流變慢也可能意味著從深海釋放到大氣中的碳更少。所以盡管環(huán)流速度變慢，但海洋仍可以顯著減少碳排放。

圖源：綠會融媒

然而，麻省理工學院最近的一項研究挑戰(zhàn)了之前的理解，研究提出海洋環(huán)流與其長期碳儲存能力之間的關系可能需要重新評估。隨著環(huán)流減弱，更多的碳可能會從深海釋放到大氣中。

這種現(xiàn)象與海洋中的鐵含量、上涌的碳和營養(yǎng)物質、表面微生物以及“配體”之間復雜的相互作用有關。當海洋循環(huán)速度變慢時，這些因素以某種方式相互作用，增加了釋放回大氣中的碳量。了解這些動態(tài)對于制定未來的氣候變化緩解戰(zhàn)略至關重要。

“我們不能指望海洋將碳儲存在深海中以應對未來環(huán)流的變化，而必須積極主動地減少排放，而不是依靠這些自然過程來為我們爭取時間來減緩氣候變化，”該研究的作者、麻省理工學院地球、大氣和行星科學系的科學家Jonathan Lauderdale說。

早在2020年，Lauderdale的一項研究調查了海洋營養(yǎng)物質、海洋生物和鐵之間的復雜關系及其對浮游植物生長的影響。該研究表明，添加鐵來促進浮游植物的生長受到配體存在的限制，這限制了浮游植物消耗鐵的可用性。這凸顯了營養(yǎng)物質、鐵和配體在調節(jié)全球浮游植物生長和碳固存方面的復雜平衡。

在研究發(fā)表之后，Lauderdale對模型進行了調整，將海洋和大氣的碳交換納入考量并將模型擴展到更廣泛的環(huán)境中，包括類似于太平洋、北大西洋和南大洋的條件。在此過程中，他還測試了模型中各種相互作用，包括不同海洋環(huán)流模式的影響。

研究在不同的環(huán)流強度下進行了模型運行，本來預測隨著海洋翻轉環(huán)流減弱，大氣中二氧化碳將減少，這種關系早在上世紀80年代就得到了先前研究的支持。但令他驚訝的是，研究中出現(xiàn)了明顯的相反趨勢:海洋環(huán)流減弱導致大氣中二氧化碳的積累增加。

在檢查模型時，Lauderdale發(fā)現(xiàn)海洋配體的參數(shù)被保留為變量，這導致不同海洋區(qū)域的配體濃度不同。在假設所有海洋環(huán)境中的配體濃度恒定（這是許多海洋模型中的常見假設）后，趨勢扭轉，顯示環(huán)流減弱導致大氣中二氧化碳減少。

為了驗證這一點，Lauderdale研究了痕量金屬和同位素生物地球化學研究計劃（GEOTRACES）的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)表明，配體濃度在海洋的不同區(qū)域有所不同。這一發(fā)現(xiàn)表明，新的結果很可能代表了真實的海洋，即較弱的環(huán)流導致大氣中的二氧化碳增加。

Lauderdale說：“配體的轉換揭示了海洋環(huán)流和大氣二氧化碳之間完全不同的關系?！?/p>

Lauderdale對不同環(huán)流強度下海洋生物活動和營養(yǎng)物質濃度進行分析，發(fā)現(xiàn)隨著海洋環(huán)流減弱，它從深海帶來的營養(yǎng)物質減少了。這導致海面浮游植物的資源減少，從而導致其種群數(shù)量下降。而隨著浮游植物的減少，二氧化碳的吸收也隨之減少，從而加劇了環(huán)流減弱的影響。

“我的工作表明，我們需要更仔細地研究海洋生物是如何影響氣候的。一些氣候模型預測，由于冰蓋融化，海洋環(huán)流將減緩30%，尤其是在南極洲附近。這種翻轉環(huán)流的巨大放緩實際上可能是一個大問題：除了一系列其他氣候問題外，不僅海洋從大氣中吸收的人類產生的二氧化碳會更少，而且深海碳的凈排放可能會放大，這將導致大氣中二氧化碳的意想不到的增加和進一步氣候變暖?！?Lauderdale指出。

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編譯 | Sara
審核 | Daisy
排版 | 綠葉

參考資料略