大約在15,000年前，地球的氣候正處於動盪之中。
大氣中的二氧化碳濃度迅速上升。全球海平面都在上升。北半球正在升溫。與此同時，南極洲周圍的區域開始降溫。
隨著氣溫下降，出現了一個令人費解的趨勢：大氣中的二氧化碳停止攀升。在近2000年的時間裡，二氧化碳水平保持在百萬分之240左右。
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您將有助於確保未來能夠繼續報道關於塑造我們當今世界的發現和思想的具有影響力的故事。
科學家們透過分析從南極洲偏遠地區鑽取的古代冰和沉積物樣本瞭解到了這一切。這些長期未受觸動的樣本中的化學特徵可以提供有關地球過去數千年的大氣和氣候的各種資訊。
到目前為止，大氣中二氧化碳神秘暫停上升的原因仍然是個謎。但現在，一群科學家表示，他們可能已經解開了這個謎團。
週一發表在《自然-地球科學》雜誌上的一項新的研究表明，南極海冰的變化是關鍵所在。
隨著南極洲周圍南大洋的降溫，冬季海冰覆蓋範圍開始擴大。在寒冷的月份裡，塵埃和營養物質會在海冰上積聚。然後在春天，大部分冰會融化，並將這些營養物質傾倒入海洋中。
水中的藻類和其他微生物會利用所有額外的食物，在海中大量繁殖。這些微小的生物在生長過程中會吸收二氧化碳——而且它們越多，從大氣中吸收的碳就越多。
這些生物中的許多會被更大的動物吃掉。但有些生物只是死亡並沉入海底，在那裡它們被鎖定在海底的沉積物中，並將它們儲存的碳一同帶走。
該研究表明，海洋生物生產力的提高，是由冬季海冰擴張和春季融化之間的搖擺不定所驅動的，開始在此期間從空氣中吸收更多的二氧化碳。這有助於暫時阻止地球大氣中二氧化碳的上升。
“海洋通常是營養受限的，”英國基爾大學冰川學和古氣候學專家，同時也是這項新研究的主要作者克里斯·福格威爾說。“但是突然之間，當海冰消融時，你得到了大量的可用營養物質。我們認為這就是導致二氧化碳在那段時間內停滯的原因。”
科學家們結合了現實生活中的觀測和氣候模型模擬進行了他們的研究。
首先，他們分析了從南極洲西部埃爾斯沃思山脈的一個山谷中鑽取的古代冰芯中的化學特徵。冰中含有許多生物物質，這些物質只能來自海洋，很可能是以海霧的形式吹到大陸上的。
分析表明，海洋的生物生產力增加與大氣中二氧化碳暫停上升發生在同一時間。
然後，研究人員根據科學家們對這一時期地球氣候條件的瞭解，進行了一系列模型模擬。模型表明，在寒冷和溫暖的月份之間，海冰範圍存在劇烈的波動——也就是說，冬季海冰覆蓋範圍很大，而夏季融化的量也很大。
“因此，我們似乎看到的是海冰消融——冬季海冰大量增長——然後在夏季，海冰全部消失，”福格威爾說。
南大洋碳匯
新的發現可能有助於破解長期存在的南極洲辯論。但這還不是全部。它們也可能幫助科學家預測氣候變化的步伐。
事實證明，偏遠的南大洋是地球上最重要的碳匯之一。
科學家們對海洋每年吸收多少二氧化碳存在分歧。
最近的研究表明，這可能高達人類排放到大氣中所有二氧化碳的三分之一。而南大洋被認為至少佔其中的一半，而且是獨自佔一半。
這意味著它在調節人為造成的氣候變化的步伐中發揮著巨大的作用。
科學家們這些天一直在密切關注它。一些研究人員擔心，全球變暖的影響——包括風向模式的變化、洋流的轉變和海冰的減少——可能會影響南大洋未來儲存碳的能力。事實上，一些研究表明，這個過程可能已經開始了（Climatewire，2018年8月24日）。
新的研究表明，海冰可能是南大洋碳匯最重要的調節因素之一。
這在今天尤其具有現實意義。在過去幾年中，南極海冰覆蓋範圍迅速下降（Climatewire，2019年7月2日）。
這對南大洋碳匯意味著什麼仍然不清楚。一些研究表明，較少的海冰和更多的開闊水域實際上可能有助於增加某些型別的微生物。
但新的研究似乎表明，情況可能恰恰相反。如果海冰減少以某種方式影響了海洋的生產力，從而限制了其碳儲存潛力，那麼這可能會加速氣候變化的步伐。
“從氣候預測的角度來看，這是非常令人擔憂的，”福格威爾說。“如果你沒有那個深層的二氧化碳儲存庫，它真的可能會把我們推向一個非常困難、非常快速、高二氧化碳的世界，就像現在這樣。”
海冰並不是被認為影響南大洋碳匯的唯一因素。
例如，氣候變化預計還會增強南極洲周圍的某些風向模式。一些研究表明，更強的風可能會攪動海洋，將富含碳的深層水流帶到地表，使其向大氣中釋放更多的二氧化碳（Climatewire，2018年9月5日）。
但對南極海冰的新見解可能至少有助於填補南大洋碳儲存方面的一些不確定性。
“這種不確定性——這是我們未來模型中一個巨大的不確定性——真的非常重要，需要解決，”福格威爾說。“通過了解過去發生了什麼，我們可以開始測試我們的模型，看看可能發生什麼。”
經 E&E 新聞許可，轉載自 Climatewire。E&E 在www.eenews.net上提供每日重要的能源和環境新聞報道。