南大洋如何呼出二氧化碳

西当一个人想到 南极洲，人们会想象出一片广阔的风景，白色的色调令人眼花缭乱，冰雪一望无际。 但真正考虑南极洲就要考虑它的水。

环绕南极洲的南大洋是海洋呼气的地方。 它是深海海水上升到表面、与大气以一种拥抱方式混合、然后又沉回深处的主要场所。 在这种交换过程中，南大洋既消耗了大气中的碳，又释放了储存在地球的深海中的大量碳。 最大的 天然碳汇。 因此，南大洋控制着海洋和大气之间的全球碳交换，这对于 调节全球二氧化碳水平. 但气候变化可能会改变这种动态。

我们采访了伊丽莎白·赛克斯 (Elisabeth L. Sikes)，她是罗格斯大学的海洋生物地球化学家和古海洋学家，曾获得 奖项 她对南极洲和南大洋进行了研究，研究内容涉及南大洋为何对碳调节如此重要以及全球气候变化如何影响其作用。

南大洋如何发挥碳汇作用？

它既是源，又是汇。海洋表面的浮游植物吸收二氧化碳₂，通过光合作用。当它们死亡时，它们的尸体沉入海底，其他人吃掉它们。然后，它们从大气中吸收的碳，变成有机物，沉入海底，以二氧化碳的形式释放回深海₂。 这样CO₂ 被封存在深海中。这个过程被称为生物泵。

这是海洋能够封存二氧化碳的第一步₂。第二步就是为什么它会再次出现。

这是怎么发生的？

海洋中存在深层环流，与由风驱动的表层环流不同。这种深层环流称为温盐环流。这种深层水的主要形成地点是北大西洋。

墨西哥湾流将非常温暖的咸水输送到北大西洋。当你冷却咸水时——这种水本来就因盐而变得稠密——它会变得 真的 寒冷且密度极高。因此，北大西洋深水绕着海底流动。这些深水与海洋其他部分隔绝，它们沿着海洋流动，生物泵将有机物质注入其中，这些有机物质会变成二氧化碳₂。所以现在你正在建立所有的 CO₂ 在深海中。

这与风有关，也与密度有关。

那么这些碳是如何回到大气中的呢？

南大洋是深水实际上暴露在大气中的地方。 这与风有关，也与密度有关。

CO 的累积₂ 通过生物泵发生的，并且这种深层传送带循环被释放。 不是全部，但其中很大一部分在南大洋交换，因为风力强劲，并且海水中含有二氧化碳₂ 加载。

南大洋的动态实际上控制着二氧化碳的含量₂ 大气中含有这些物质。有多少物质会排出去取决于南大洋的生产力。如果南大洋的生物泵能正常运转，这些物质就会被困在大气中。如果南大洋的生物泵效率不高（事实并非如此），那么其中一些物质就会排出去。

是什么决定了沉没量和释放量？

这取决于风和波浪的相互作用。 因此，当风和上升流处于最佳位置时，二氧化碳₂ 被释放。 但是，当风与水的上升方向不一致时，它就不会释放太多碳。 碳将会下沉。

听起来很大程度上取决于南大洋。 它有多稳定？

因此，关于南大洋的下一个重要的事情是它的北部边界不是大陆——它的北部边界是由风引导的。 基本上，南半球周围有这种风带，称为南西风。 大气的温度决定了它们的位置。 因此，当天气寒冷时，南西风带向北移动，然后锋面向北移动，南大洋就会扩张。 当天气炎热时，热量会将风向南挤压，靠近南极大陆，南大洋就会收缩。 它非常有活力。

如果你想想这样一个事实，即南大洋周围有相同数量的能量，并且你将其缩小——相同的能量，更小的面积——水流将会旋转。 因此，一些预测是，随着地球变暖，南风收缩，南大洋上空将有更多的风，这将吹出更多的二氧化碳₂ 离开海洋，进入大气。这将形成一个正反馈循环，使二氧化碳₂ 上升得更快。

这一切之间的相互关联程度有点可怕。

有一个流行的笑话，说气候科学 和 对于海洋学家来说，没有好消息。但我们从事这一行业并不是因为我们想要好消息。我们想要真相。

封面照片由 Liz Greene 拍摄

• 莉兹格林

  发布于 2024 年 5 月 22 日

  Liz Greene 是 鹦鹉螺。

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