隨著人類活動增加了大氣中的二氧化碳含量，碳迴圈幫助緩衝了一些溫室氣體的增溫效應。但隨著時間的推移，如果二氧化碳水平持續上升，地球將逐漸變得越來越難以將二氧化碳儲存在土壤中或海洋深處。
馬薩諸塞州伍茲霍爾海洋研究所的高階科學家斯科特·多尼將這種情況比作一個開啟的水龍頭向一個盆地（空氣）注水，盆地中有排水口允許一些二氧化碳逃逸到土壤和海洋中。他說，隨著時間的推移和全球氣溫的升高，排水口最終會變得越來越小，因此越來越多的二氧化碳開始積聚。
現在，藉助長期的全球氣候-碳模型，多尼和其他研究人員正在更清楚地瞭解未來幾個世紀內，陸地和海洋何時可能更像那些假設的收縮排水口，吸收的碳越來越少。
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研究人員使用社群地球系統模型，繪製瞭如果化石燃料使用率繼續以“一切照舊”的速度增長，全球碳迴圈將如何受到影響。該模型從1850年的工業化前時期開始，一直到2300年。他們發現，在21世紀末之後，由於氣候變化，海洋吸收更多二氧化碳的能力將大大下降，並且在2100年後，幾乎與陸地生態系統對全球碳迴圈的影響相等。
發表在《全球生物地球化學迴圈》上的研究結果與之前使用較短時間尺度的模型形成對比，之前的模型表明海洋碳迴圈在不同世紀之間變化不大，加州大學歐文分校的地球系統科學系主任、該研究的主要作者詹姆斯·蘭德森說。
降低海洋“金庫”中的可用空間
他解釋說，在正常的海洋條件下，溶解在海洋表層水中的二氧化碳最終會與更深的水域混合，從而將碳向下輸送。但是，隨著海洋溫度升高，水層變得更加分層，水的混合減少了。
不僅如此，“隨著氣候變化與海洋相互作用，它導致洋流關閉，因此碳不再被推入深海，”他說。
根據蘭德森的說法，儘管科學家們早就知道這些氣候影響，但沒有人將這些影響與未來數百年的全球碳迴圈聯絡起來。
加州大學伯克利分校的大氣科學教授伊內斯·馮並沒有參與這項研究，她說該研究表明地球上的任何事物都不是靜止的。
她在電子郵件中寫道：“我們不能假設現在發生的事情會在未來適用。人們一直認為，海洋具有巨大的儲存能力，將在未來主導吸收。這些作者告訴我們並非如此。氣候變化實際上將深海（金庫）與大氣隔離。因此，最終，海洋的儲存能力將大大降低。”
北極氣溫飆升 20 攝氏度
全球模型還預測，在2100年後，二氧化碳的增加會削弱陸地生態系統固定的碳量，儘管削弱的程度在整個地球上並不統一。例如，南美洲和中美洲的熱帶生態系統比非洲和亞洲的熱帶地區受到的影響更大。他說，在陸地上，氣候變化的影響限制了植物的生長和生產，並增加了微生物的活性。
在該研究建模的550年（1850年至2300年）中，氣溫升高了9.3攝氏度（16.7華氏度），其中大約一半的升溫發生在2100年之後。在北極的高緯度地區，變暖的影響要大得多，那裡的溫度上升了驚人的20攝氏度（36華氏度）。
儘管這些變化發生在遙遠的未來，但研究人員強調了瞭解未來全球條件的重要性。
蘭德森說：“氣候變化的影響不會在2100年停止；它們會在此之後加劇。瞭解地球的長期穩定性非常重要。”
對於多尼來說，應對氣候變化是管理責任的問題。
他說：“我們有責任將（地球）以良好狀態傳遞下去。對於二氧化碳而言，我們現在排放的大部分物質將在數百年後仍存在於大氣中。”
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