近日，《美國國家科學(xué)院院刊》發(fā)表了一項由美國俄勒岡州立大學(xué)Wendt教授帶領(lǐng)國際研究團(tuán)隊完成的突破性研究成果。該研究通過分析南極冰芯中的氣體成分，首次高分辨率地記錄了過去6萬年間大氣二氧化碳（CO?）濃度的變化，并揭示了南大洋在快速氣候變化中的重要作用。

末次冰期發(fā)生在大約11.7萬至1.2萬年前，期間地球氣候經(jīng)歷了頻繁的冷暖交替。研究人員特別關(guān)注了被稱為Heinrich事件的一系列劇烈冷事件，這些事件因北大西洋冰蓋崩塌導(dǎo)致大量冰山排放而得名。科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，在這期間發(fā)生了四次顯著的CO?濃度快速上升現(xiàn)象，其中最引人注目的是約3.95萬年前的第四次Heinrich事件，當(dāng)時CO?濃度在短短55年內(nèi)增加了14 ppm。

這項研究不僅展示了CO?濃度與大氣甲烷（CH?）濃度以及南極冰芯中水同位素組成的同步變化，還提供了關(guān)于南極海洋快速變暖和風(fēng)力驅(qū)動的上升流的新見解。研究表明，南半球西風(fēng)帶的移動可能是造成這一時期南大洋通風(fēng)增強(qiáng)的原因之一，從而促進(jìn)了富含碳的深層海水上涌到表面，釋放出更多的CO?進(jìn)入大氣層。

為了驗證這些觀察結(jié)果，研究團(tuán)隊使用了一個包含同位素信息的全球大氣環(huán)流模型(iCAM5)進(jìn)行了模擬實驗。模型成功再現(xiàn)了觀測到的δ1?O和氘過量的變化模式，進(jìn)一步支持了南極海洋在CO?濃度增加過程中所起的作用。

隨著人類活動持續(xù)影響全球氣候系統(tǒng)，南半球西風(fēng)帶預(yù)計會繼續(xù)加強(qiáng)，這可能削弱南極海洋對CO?的吸收能力，進(jìn)而加速全球變暖的趨勢。因此，理解南極海洋如何響應(yīng)CO?變化對于預(yù)測未來的氣候變化至關(guān)重要。這項研究提醒我們，地球氣候系統(tǒng)的各個部分相互關(guān)聯(lián)，任何一個區(qū)域的變化都可能對全球氣候產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

論文信息：Kathleen A. Wendt et al., "Southern Ocean drives multidecadal atmospheric CO? rise during Heinrich Stadials," PNAS, May 13, 2024, 121 (21) e2319652121; DOI: 10.1073/pnas.2319652121.

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