千万IP创科普 科技人才话强国丨海洋科普：西太平洋暖池如何调控全球气候

海洋作为地球气候系统中最大的热储库，在调节全球气候中扮演着至关重要的角色。理解海洋热含量变化的机制及其对全球气候系统的影响，需要依靠长期记录地质情况来补充仪器观测数据的不足。2022年10月19日，《自然》杂志在线发表了同济大学海洋地质国家重点实验室翦知湣教授团队的一项重要科研成果。这项成果是该团队多年研究西太平洋暖池次表层海水古海洋学的结晶，他们发现了：暖池区的海洋热含量可以调控亚洲大陆与太平洋之间的水汽传输。这项研究不仅为全球季风的水循环和亚洲石笋的水汽动力学提供了新的解释，还开辟了古海洋学的新领域。

暖池区（一片温暖的海洋区域）就像是一个巨大的热水袋，它可以影响周围的气候。当其变热时，会促使更多的水蒸汽飘向亚洲大陆，导致那里下雨；相反，当其冷却时，亚洲大陆的降雨就会减少。这项研究就像是一把钥匙，打开了了解这个过程背后秘密的大门，帮助我们更好地理解气候变化是如何发生的。这项研究不仅为理解全球季风的水循环提供了新的视角，还开辟了古海洋学的新领域，对于理解气候演变具有重要意义。

研究采用浮游有孔虫壳体的地球化学分析方法，重建了过去36万年以来西太平洋暖池上层（0-200米）的海洋热含量变化。浮游有孔虫是一种广泛分布于海洋中的微小生物，它们的壳体中含有反映当时海水温度的信息。通过对这些壳体进行地球化学分析，可以间接推断出历史上海洋温度的变化情况。这项研究非常有趣，科学家们从深海里取出了十个像时间胶囊一样的岩芯，里面藏着许多微小的海洋贝壳化石。科学家们测量了这些贝壳里的化学成分比例，就像是通过贝壳的“身份证”来了解古代海洋的温度。他们发现，从过去36万年前开始，暖池区域上层的海水温度有着规律的变化，主要是每2万年一次的周期，有时也伴随每4万年一次的小波动。这些变化是因为太阳光的角度变化影响了低纬度地区的热量分布，进而改变了海洋的深层水流循环。

更令人惊奇的是，研究还发现，暖池区域的海水热量在这36万年里出现了3次特别高的时期，大约每隔10万年出现一次。每当这时，太阳的照射和地球轨道的变化一起作用，让暖池变得更热，同时地球上的冰也融化了一些，增加了全球的海水热量。是这项研究与一个叫作CESM的超级电脑模型模拟的结果非常相似，就像是一场真实的实验和虚拟的实验结果不谋而合。此外，科学家们还通过贝壳化石“知道”了古代暖池表层海水的氧同位素变化，这和来自中国洞穴的石笋记录也很相似。石笋上的氧同位素变化能告诉我们古代雨水的信息。简单来说，当暖池变热时，那里的海水蒸发得更多，使得海水中的氧同位素变得更重，而相邻的陆地则因为季风带来的雨水增加而变得更加湿润，雨水中的氧同位素相对较轻。这就像是一个海洋“水塔”，暖池的热变化能够控制海水的蒸发和向陆地的输送，加强了海洋和陆地之间的水汽和热量的交换。当暖池变热时，它就像一个更强大的水泵，把更多的水汽推向陆地，让季风降雨增多。这就像是大自然的一个巧妙机制，让海洋和陆地紧密相连，共同调节着地球的气候。

研究成果得到了学术界和社会各界的广泛关注。它不仅加深了人们对海洋热含量变化及其对气候系统影响的理解，也为未来的研究提供了新的视角和方向。

文: 祝叶华，清华大学环境科学博士

审稿专家：刘元坤，北京工业大学副教授