大约在15,000年前，地球的气候正处于动荡之中。
大气中的二氧化碳浓度迅速上升。全球海平面都在上升。北半球正在升温。与此同时，南极洲周围的区域开始降温。
随着气温下降，出现了一个令人费解的趋势：大气中的二氧化碳停止攀升。在近2000年的时间里，二氧化碳水平保持在百万分之240左右。
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科学家们通过分析从南极洲偏远地区钻取的古代冰和沉积物样本了解到了这一切。这些长期未受触动的样本中的化学特征可以提供有关地球过去数千年的大气和气候的各种信息。
到目前为止，大气中二氧化碳神秘暂停上升的原因仍然是个谜。但现在，一群科学家表示，他们可能已经解开了这个谜团。
周一发表在《自然-地球科学》杂志上的一项新的研究表明，南极海冰的变化是关键所在。
随着南极洲周围南大洋的降温，冬季海冰覆盖范围开始扩大。在寒冷的月份里，尘埃和营养物质会在海冰上积聚。然后在春天，大部分冰会融化，并将这些营养物质倾倒入海洋中。
水中的藻类和其他微生物会利用所有额外的食物，在海中大量繁殖。这些微小的生物在生长过程中会吸收二氧化碳——而且它们越多，从大气中吸收的碳就越多。
这些生物中的许多会被更大的动物吃掉。但有些生物只是死亡并沉入海底，在那里它们被锁定在海底的沉积物中，并将它们储存的碳一同带走。
该研究表明，海洋生物生产力的提高，是由冬季海冰扩张和春季融化之间的摇摆不定所驱动的，开始在此期间从空气中吸收更多的二氧化碳。这有助于暂时阻止地球大气中二氧化碳的上升。
“海洋通常是营养受限的，”英国基尔大学冰川学和古气候学专家，同时也是这项新研究的主要作者克里斯·福格威尔说。“但是突然之间，当海冰消融时，你得到了大量的可用营养物质。我们认为这就是导致二氧化碳在那段时间内停滞的原因。”
科学家们结合了现实生活中的观测和气候模型模拟进行了他们的研究。
首先，他们分析了从南极洲西部埃尔斯沃思山脉的一个山谷中钻取的古代冰芯中的化学特征。冰中含有许多生物物质，这些物质只能来自海洋，很可能是以海雾的形式吹到大陆上的。
分析表明，海洋的生物生产力增加与大气中二氧化碳暂停上升发生在同一时间。
然后，研究人员根据科学家们对这一时期地球气候条件的了解，进行了一系列模型模拟。模型表明，在寒冷和温暖的月份之间，海冰范围存在剧烈的波动——也就是说，冬季海冰覆盖范围很大，而夏季融化的量也很大。
“因此，我们似乎看到的是海冰消融——冬季海冰大量增长——然后在夏季，海冰全部消失，”福格威尔说。
南大洋碳汇
新的发现可能有助于破解长期存在的南极洲辩论。但这还不是全部。它们也可能帮助科学家预测气候变化的步伐。
事实证明，偏远的南大洋是地球上最重要的碳汇之一。
科学家们对海洋每年吸收多少二氧化碳存在分歧。
最近的研究表明，这可能高达人类排放到大气中所有二氧化碳的三分之一。而南大洋被认为至少占其中的一半，而且是独自占一半。
这意味着它在调节人为造成的气候变化的步伐中发挥着巨大的作用。
科学家们这些天一直在密切关注它。一些研究人员担心，全球变暖的影响——包括风向模式的变化、洋流的转变和海冰的减少——可能会影响南大洋未来储存碳的能力。事实上，一些研究表明，这个过程可能已经开始了（Climatewire，2018年8月24日）。
新的研究表明，海冰可能是南大洋碳汇最重要的调节因素之一。
这在今天尤其具有现实意义。在过去几年中，南极海冰覆盖范围迅速下降（Climatewire，2019年7月2日）。
这对南大洋碳汇意味着什么仍然不清楚。一些研究表明，较少的海冰和更多的开阔水域实际上可能有助于增加某些类型的微生物。
但新的研究似乎表明，情况可能恰恰相反。如果海冰减少以某种方式影响了海洋的生产力，从而限制了其碳储存潜力，那么这可能会加速气候变化的步伐。
“从气候预测的角度来看，这是非常令人担忧的，”福格威尔说。“如果你没有那个深层的二氧化碳储存库，它真的可能会把我们推向一个非常困难、非常快速、高二氧化碳的世界，就像现在这样。”
海冰并不是被认为影响南大洋碳汇的唯一因素。
例如，气候变化预计还会增强南极洲周围的某些风向模式。一些研究表明，更强的风可能会搅动海洋，将富含碳的深层水流带到地表，使其向大气中释放更多的二氧化碳（Climatewire，2018年9月5日）。
但对南极海冰的新见解可能至少有助于填补南大洋碳储存方面的一些不确定性。
“这种不确定性——这是我们未来模型中一个巨大的不确定性——真的非常重要，需要解决，”福格威尔说。“通过了解过去发生了什么，我们可以开始测试我们的模型，看看可能发生什么。”
经 E&E 新闻许可，转载自 Climatewire。E&E 在www.eenews.net上提供每日重要的能源和环境新闻报道。