一项新的研究显示，在过去的气候变化时期，横跨南大洋的海冰在控制大气二氧化碳水平方面发挥了关键作用——而且它可能为改进地球系统模型提供关键资源。
这篇论文由新南威尔士大学和基尔大学的科学家发表在今天的《自然地球科学》上。
Chris Fogwill教授的带领下,新南威尔士大学荣誉教授、英国基尔大学的教授,国际研究小组的研究人员表明,季节性的增长和破坏的海冰在全球变暖的背景下提高海洋生物的数量出现在南极洲周围的海洋,吸收大气中的碳,最终成为存储在深海中。
“南大洋占地球表面的14%，杏2系列在全球碳循环和气候中扮演着重要角色，”福格威尔教授说。
“它已经占据了一半左右的人为碳进入了海洋,因此调节人类活动产生的二氧化碳水平的关键,理解的过程,确定其作为碳汇的有效性通过时间减少未来的不确定性预测至关重要。”
为了进一步理解这一过程，福格威尔教授和他的同事们研究了大气中二氧化碳含量迅速变化时期的数据——大约在18000年前的最后一个冰河期之后，世界自然地过渡到我们今天生活的温暖的间冰期世界。
在此期间，二氧化碳在大约7000年的时间里从190 ppm迅速上升到280 ppm，但有一个时期特别突出;在1900年的时间里，二氧化碳浓度稳定在将近240ppm的稳定水平。
这片大约发生在14600年前的高原的成因尚不清楚，但了解这段时期发生了什么可能对改善气候变化预测至关重要。
在冰面上行走
为了解决这个问题，研究人员前往南极洲的爱国者山蓝冰区，研究在冰核中捕捉到的海洋生物证据的新记录。
“由于其独特的地形，蓝冰地区是南极科学家的理想实验室。由于猛烈的、高密度的风，顶部的雪被有效地侵蚀，露出下面的冰。结果，冰流到表面，提供了接近下面的古代冰的途径，”合著者、新南威尔士大学悉尼分校的克里斯·特尼教授说。
“不用在冰上钻几公里，我们只需走过蓝色的冰区，就能穿越时空回到过去。”
这种蓝色的冰让科学家可以从大量的冰中取样，以详细研究过去的环境变化。
“来自南大洋的有机生物标记物和DNA被吹到南极洲并保存在冰层中，在这个我们很少有科学观察的地区提供了一个独特的记录，”特尼教授说。
来自新南威尔士大学科学学院的合著者安迪·贝克教授说，为了利用困在冰中的有机物来实现这个想法，他帮助建立了一种方法，使研究小组能够观察他们在冰中发现的一些有机分子的自然荧光。
“我们知道这项技术具有惊人的探测极限，我们认为我们需要这项技术，因为我们期望在冰中找到少量的有机物质。我们发现了通常与微生物相关的有机物荧光信号。
“但是这些荧光有机物是从哪里来的呢?”因为这个团队可以在冰面上行走，而不是去核心，他们可以收集更大的样本用于有机技术的研究，这就需要更多的样本来进行分析。这表明，荧光有机物可以确定来自海洋。它在空气中从海洋中运输过来，最终以雪的形式沉积在冰层中。”
海洋生物活动增加
通过这种方法，研究小组发现，在1900年的二氧化碳停滞期，海洋生物的数量和多样性显著增加，这是以前从未有过的记录。
新南威尔士大学科学学院的合著者劳里·门维尔博士说:“这是第一次有记录的证据表明，在那个时期，南极地区的生物生产力有所提高，这表明南大洋的进程可能导致了二氧化碳的高原。”
然而，
杏耀娱乐生财 ，海洋生物数量增加的驱动因素对科学家来说还不是很清楚，所以他们使用气候模型来更好地理解潜在的原因。
Menviel博士说:“模型显示，高原期与海冰的最大季节变化相吻合，这发生在横跨南大洋的一个明显的寒冷阶段，即南极寒冷逆转。”
“在此期间，南大洋的海冰大量增加，但随着世界迅速变暖，每年夏季海冰都会迅速被摧毁。
“我们的研究结果表明，在南大洋海冰扩张期间，冬季和夏季海冰范围的高变异性可能会导致海洋生物活动增加，从而增强碳捕捉。”
造成全球二氧化碳水平长期停滞的原因可能是理解南大洋在未来减缓大气二氧化碳水平的潜力的基础。
“我们需要了解过去的自然过程是如何稳定二氧化碳水平的。在未来气候变暖的情况下，海冰的减少可能意味着这部分碳汇的减少，使澳大利亚履行巴黎协议的承诺变得越来越困难，”特尼教授说。
未来研究工具箱
新南威尔士大学的合著者佐伊·托马斯博士说，这篇论文是多学科合作的一个令人兴奋的例子。
“很多科学可以只关注一个特定的过程，比如物理、生物或化学方面，但这项工作是真正的跨学科合作。”只有当你看看所有这些不同的角色的组合得到的主要故事——虽然它可以尝试下一个路线,我们得到了一个大的团队,有一系列不同的专业知识使我们更广泛地了解系统的。”
贝克教授说:“这篇论文还将因为开发了一套分析冰中微量有机物质的‘工具箱’而闻名。”
“这为全球研究界打开了一扇新门，杏耀YL他们现在可以考虑使用有机分析来了解过去的气候变化。”
研究人员现在将利用这些发现来支持未来地球系统模型的发展。在新一代模型中，南大洋和生态系统动力学的耦合将对减少气候预测的不确定性至关重要，并将帮助社会适应未来的变暖。
