在每個冰河時代結束時，海洋都會撥出二氧化碳。科學家們認為這解釋了冰河時代（二氧化碳濃度較低）與像我們現在所處的更溫暖、二氧化碳更飽和的時期之間大氣二氧化碳濃度的差異。
然而，當冰河時代結束時，是什麼原因導致二氧化碳從海洋中釋放出來，仍然是海洋學家試圖解開的謎題。目前主要的假設是，主要不是海洋環流，而是南極洲附近南大洋風的位置或強度的變化迫使深海海水上湧，然後將二氧化碳釋放到大氣中。
但昨天發表在《自然》雜誌上的研究駁斥了這一觀點，認為主要是海洋環流的變化，而不是風，主要導致深海水在南極洲附近浮出水面，並將二氧化碳撥出到大氣中。
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“在這所有針對風的科學能量和調查中，出現了這篇論文，它說，實際上根本不是風，而是其他原因。這就是它令人興奮的原因，”羅格斯大學海洋與海岸科學研究所的海洋學家伊麗莎白·西克斯說道，她在《自然》雜誌的配套“新聞與觀點”文章中討論了這篇論文。
瑞士蘇黎世聯邦理工學院地質研究所的古海洋學家，同時也是該研究的主要作者內勒·梅克勒解釋了海洋學家為何關心這個問題。
“其中一個大問題是：為什麼冰河時代的氣候和二氧化碳水平與溫暖時期如此不同？這仍然是古氣候學中的一個大謎題，”她說。
由於海洋是冰河時代未存在於大氣中的大部分二氧化碳的儲存地，因此瞭解二氧化碳如何在海洋和大氣之間交換非常重要。
可以改進氣候模型的步驟
更好地理解大氣和海洋如何溝通和交換二氧化碳等物質，也有助於改進氣候模型和未來預測。
在這項最新研究中，梅克勒提出的二氧化碳被促使離開海洋的方式“與我們之前看到的解釋截然不同”，西克斯說。
從冰河時代結束到南大洋二氧化碳大量釋放需要幾個步驟。以下是梅克勒的解釋。
在每個冰河時代末期，大規模冰川融化引發了北部海洋中大量淡水的釋放，“基本上在北大西洋上形成了一個淡水蓋子”。
這個低密度水的蓋子關閉了大西洋深水的形成。深水是寒冷、高密度的水，會下沉到海洋深處。
梅克勒說，這基本上阻止了正常的南北海洋環流。因此，來自大氣的熱量通常會在海洋中迴圈，但現在開始向下擴散到海底。通常，高密度水會下沉到密度較低的水下方。
然而，這種熱量使通常既非常寒冷又高密度的深海海水變暖，因此密度降低。
在南極洲周圍，即使是表層海水也已經非常寒冷和高密度，一些深海海水（也富含碳）最終也變得足夠溫暖，以至於其密度低於上方的水。
南大洋的釋放點
“當這種情況發生時，”梅克勒說，“你就自動產生了深海和大氣之間的溝通。這樣一來，二氧化碳就會在南大洋釋放到大氣中。”
梅克勒實際上是透過觀察非洲熱帶地區附近的一個區域來弄清楚這一點的，該區域遠離兩極。她和她的同事採集了沉積物巖芯，並追蹤了何時出現大量的矽酸鹽沉積物。
矽脈衝與每個冰河時代的結束完全吻合。那時，那裡的海水中有大量的營養物質，因為被稱為矽藻的小型生物（它們有矽質外殼）能夠茁壯成長。當它們死亡時，它們的外殼沉入海底，形成了梅克勒在巖芯中看到的層。
營養物質也來自深海，之所以能夠存在並供矽藻利用，是因為南北環流的關閉未能將其帶走，而同樣的關閉也迫使深海釋放出碳，梅克勒說。
羅格斯大學的西克斯指出，還需要在該領域做更多的工作，但她說這篇論文很重要，因為在所有關注風作為驅動南大洋二氧化碳釋放的主要原因的背景下，這篇論文“讓海洋重新掌控了一切”。
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