古代海冰核揭示現(xiàn)代氣候變化

通過綜合海洋鉆探計劃從南極洲阿德利地提取的 170 m 海洋沉積物巖心記錄正在為海冰與氣候變化之間的復雜關系提供新的見解。

在發(fā)表在《自然地球科學》雜志上的一項新研究中，伯明翰大學的研究人員合作開展了一個國際項目，以確定過去 12,000 年海冰水平的波動如何與藻類大量繁殖和與厄爾尼諾現(xiàn)象相關的天氣事件相互關聯(lián)。

他們發(fā)現(xiàn)南極風強烈影響海冰的破裂和融化，這反過來又影響海冰減少時藻類在地表水中迅速生長的水平。南極周圍水域藻類生長水平的變化非常重要，足以影響全球碳循環(huán)。

研究人員使用 CT 掃描(計算機斷層掃描)成像以及微化石和有機生物標志物分析等技術，在年度時間尺度上檢查海冰與大型藻類生長“盛開”事件之間的關系。這些發(fā)現(xiàn)是與新西蘭、、法國、西班牙和美國的研究機構合作產生的，跨越了整個全新世時期，并提供了這些關系的非常詳細的圖片，可以幫助預測未來的海冰、氣候和生物相互作用。

研究人員發(fā)現(xiàn)，在 4500 年前，幾乎每年都會發(fā)生藻華事件。然而，在 4500 年前，基線向不太頻繁的藻華和藻類生產類型轉變，隨著海冰水平迅速升高，藻華事件對厄爾尼諾南方濤動 (ENSO) 和其他氣候周期做出響應。同一團隊中的許多人最近的工作將此時海冰的擴張與冰川退縮和羅斯冰架的發(fā)展聯(lián)系起來，羅斯冰架的作用是冷卻南極地表水以創(chuàng)建“海冰工廠”。

伯明翰大學地理、地球與環(huán)境科學學院的 James Bendle 博士是該論文的合著者。他說：“雖然近幾十年來北極氣溫上升與海冰融化之間存在明顯的關系，但南極的情況更為復雜。那是因為南極的某些地區(qū)正在變暖，但在某些地區(qū)，海冰一直在增加。由于海冰反射入射的陽光，不僅變暖效應減慢，而且藻類也無法輕易進行光合作用。氣候模型目前很難預測觀測到的南極海冰變化，我們的發(fā)現(xiàn)將幫助氣候研究人員建立更強大和更詳細的模型。”

他補充說：“我們觀察到的這些變化的條件和 ENSO 風場之間的關系特別重要。我們知道厄爾尼諾現(xiàn)象會放大某些地區(qū)氣候變化的影響，因此任何將其與南極海冰聯(lián)系起來的見解都令人著迷，并且對未來海冰的長期消失可能如何影響南極水域的食物網(wǎng)以及這個全球重要地區(qū)的碳循環(huán)過程。”

新西蘭 GNS Science 的 Katelyn Johnson 博士是該論文的第一作者。她說：“雖然年復一年持續(xù)存在的海冰可以防止這些大型藻類大量繁殖的發(fā)生，但破裂和融化的海冰為這些藻類的生長創(chuàng)造了有利的環(huán)境。這些大型藻類‘盛開事件’發(fā)生在周圍，形成食物網(wǎng)的基礎并充當碳匯”。

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