近日,一項發表于《自然》雜志的最新研究表明,如果全球碳排放維持在當前高水平,到2050年,南極冰蓋融化可能將導致南極深海環流放慢40%。這種海洋深處水循環“大幅放緩”會使深海溫度上升,對海洋生態系統和全球氣候產生深遠影響。
上述研究驗證了學界一直以來的猜測,即南極冰蓋融化帶來的深層水團消亡和深海環流崩潰。在全球高碳排放的情景下,深海變暖將在未來30年加速。南極冰層的迅速融化可能會極大地減緩世界海洋的深水洋流,影響淡水、氧氣和維持生命的營養物質的傳播,對全球海洋生物地球化學和氣候的影響可能會持續幾個世紀。
研究主要作者之一、新南威爾士大學悉尼分校澳大利亞研究理事會(ARC)南極科學卓越中心(ACEAS)副主任馬修·英格蘭(Matthew England)表示,“我們的模型顯示,如果全球碳排放繼續以目前的速度增長,那么南極深海環流的翻轉速度將在未來30年內減緩40%以上,并朝著崩潰的軌道發展。”
南極區域的表層海水由于密度較大而下沉,驅動形成南極深海環流,它是全球經向翻轉環流的重要組成部分,在全球海洋系統的熱量、碳、氧氣和營養物質循環過程中發揮重要作用。
深海洋流形成的環流有助于在全球范圍內輸送營養物質。每年約有250萬億噸冷、咸、富氧海水在南極洲周圍下沉,向北輸送深水流到印度洋、太平洋和大西洋深處。海洋生物死亡后沉入海底,分解為營養物質后隨著上升流返回,為浮游植物提供養分。然而,大量冰蓋融化產生的淡水使南極表層海水密度和鹽度降低,下沉變慢,從而減緩了深水循環,導致深海洋流放緩,對氣候、海平面和海洋生態系統造成影響。
“如果海洋有肺,這就是其中之一。如果海洋在4000米以下停滯不前,這將把營養物質困在深海,減少了支持海洋表面附近海洋生物的營養物質,威脅海洋生物生存。”英格蘭說。
研究還指出,南極周圍冰蓋融化使附近的海水密度降低,從而使南極環流翻轉速度減慢。深海洋流的減緩可能導致大陸周圍的表層海水升溫,從而加劇南極和格陵蘭冰蓋的融化。澳大利亞國立大學地球科學研究院的阿黛爾·莫里森(Adele Morrison)博士表示,“我們的研究表明,冰蓋的融化對調節地球氣候的翻轉環流產生了巨大影響。”
據路透社報道,英格蘭稱,南極冰層融水對全球洋流的影響尚未包含在聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)用于描述未來氣候變化情景的復雜模型中,但其影響相當巨大。他強調,降低溫室氣體排放量可以減少冰層融化。
英國東英吉利大學(UEA)環境科學學院的周申杰博士向澎湃新聞(www.thepaper.cn)表示,“該研究的結果基于高排放情景,向我們指出人類社會無節制碳排放情況下可能會面對的結果。一旦深層環流崩潰,全球溫鹽環流對氣候系統的調制作用將不復存在,區域性的極端氣候會更加頻繁。此外,深對流過程對帶來的營養鹽上涌過程減弱,會導致浮游植物減少。而浮游植物作為南極食物鏈的底層,會對整個極地生態造成破壞。”
此前有研究團隊發現,地球氣候系統的另一個重要調節器——北大西洋經向翻轉環流(AMOC)正在減弱,甚至有崩潰的可能。新研究表明,南極深海環流放緩的速度可能達到北大西洋經向翻轉環流的兩倍。