研究：海洋环流减弱可能会使更多碳从深海释放到大气中

在面对气候变化挑战时，了解海洋翻转环流的潜在影响至关重要。在这个问题上，科学家们预测这种海洋环流未来将大幅减弱，一方面这可能导致海洋从大气中吸收的二氧化碳减少。但另一方面，环流变慢也可能意味着从深海释放到大气中的碳更少。所以尽管环流速度变慢，但海洋仍可以显著减少碳排放。

图源：绿会融媒

然而，麻省理工学院最近的一项研究挑战了之前的理解，研究提出海洋环流与其长期碳储存能力之间的关系可能需要重新评估。随着环流减弱，更多的碳可能会从深海释放到大气中。

这种现象与海洋中的铁含量、上涌的碳和营养物质、表面微生物以及“配体”之间复杂的相互作用有关。当海洋循环速度变慢时，这些因素以某种方式相互作用，增加了释放回大气中的碳量。了解这些动态对于制定未来的气候变化缓解战略至关重要。

“我们不能指望海洋将碳储存在深海中以应对未来环流的变化，而必须积极主动地减少排放，而不是依靠这些自然过程来为我们争取时间来减缓气候变化，”该研究的作者、麻省理工学院地球、大气和行星科学系的科学家Jonathan Lauderdale说。

早在2020年，Lauderdale的一项研究调查了海洋营养物质、海洋生物和铁之间的复杂关系及其对浮游植物生长的影响。该研究表明，添加铁来促进浮游植物的生长受到配体存在的限制，这限制了浮游植物消耗铁的可用性。这凸显了营养物质、铁和配体在调节全球浮游植物生长和碳固存方面的复杂平衡。

在研究发表之后，Lauderdale对模型进行了调整，将海洋和大气的碳交换纳入考量并将模型扩展到更广泛的环境中，包括类似于太平洋、北大西洋和南大洋的条件。在此过程中，他还测试了模型中各种相互作用，包括不同海洋环流模式的影响。

研究在不同的环流强度下进行了模型运行，本来预测随着海洋翻转环流减弱，大气中二氧化碳将减少，这种关系早在上世纪80年代就得到了先前研究的支持。但令他惊讶的是，研究中出现了明显的相反趋势:海洋环流减弱导致大气中二氧化碳的积累增加。

在检查模型时，Lauderdale发现海洋配体的参数被保留为变量，这导致不同海洋区域的配体浓度不同。在假设所有海洋环境中的配体浓度恒定（这是许多海洋模型中的常见假设）后，趋势扭转，显示环流减弱导致大气中二氧化碳减少。

为了验证这一点，Lauderdale研究了痕量金属和同位素生物地球化学研究计划（GEOTRACES）的数据，该数据表明，配体浓度在海洋的不同区域有所不同。这一发现表明，新的结果很可能代表了真实的海洋，即较弱的环流导致大气中的二氧化碳增加。

Lauderdale说：“配体的转换揭示了海洋环流和大气二氧化碳之间完全不同的关系。”

Lauderdale对不同环流强度下海洋生物活动和营养物质浓度进行分析，发现随着海洋环流减弱，它从深海带来的营养物质减少了。这导致海面浮游植物的资源减少，从而导致其种群数量下降。而随着浮游植物的减少，二氧化碳的吸收也随之减少，从而加剧了环流减弱的影响。

“我的工作表明，我们需要更仔细地研究海洋生物是如何影响气候的。一些气候模型预测，由于冰盖融化，海洋环流将减缓30%，尤其是在南极洲附近。这种翻转环流的巨大放缓实际上可能是一个大问题：除了一系列其他气候问题外，不仅海洋从大气中吸收的人类产生的二氧化碳会更少，而且深海碳的净排放可能会放大，这将导致大气中二氧化碳的意想不到的增加和进一步气候变暖。” Lauderdale指出。

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编译 | Sara
审核 | Daisy
排版 | 绿叶

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