随着人类活动增加了大气中的二氧化碳含量，碳循环帮助缓冲了一些温室气体的增温效应。但随着时间的推移，如果二氧化碳水平持续上升，地球将逐渐变得越来越难以将二氧化碳储存在土壤中或海洋深处。
马萨诸塞州伍兹霍尔海洋研究所的高级科学家斯科特·多尼将这种情况比作一个打开的水龙头向一个盆地（空气）注水，盆地中有排水口允许一些二氧化碳逃逸到土壤和海洋中。他说，随着时间的推移和全球气温的升高，排水口最终会变得越来越小，因此越来越多的二氧化碳开始积聚。
现在，借助长期的全球气候-碳模型，多尼和其他研究人员正在更清楚地了解未来几个世纪内，陆地和海洋何时可能更像那些假设的收缩排水口，吸收的碳越来越少。
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研究人员使用社区地球系统模型，绘制了如果化石燃料使用率继续以“一切照旧”的速度增长，全球碳循环将如何受到影响。该模型从1850年的工业化前时期开始，一直到2300年。他们发现，在21世纪末之后，由于气候变化，海洋吸收更多二氧化碳的能力将大大下降，并且在2100年后，几乎与陆地生态系统对全球碳循环的影响相等。
发表在《全球生物地球化学循环》上的研究结果与之前使用较短时间尺度的模型形成对比，之前的模型表明海洋碳循环在不同世纪之间变化不大，加州大学欧文分校的地球系统科学系主任、该研究的主要作者詹姆斯·兰德森说。
降低海洋“金库”中的可用空间
他解释说，在正常的海洋条件下，溶解在海洋表层水中的二氧化碳最终会与更深的水域混合，从而将碳向下输送。但是，随着海洋温度升高，水层变得更加分层，水的混合减少了。
不仅如此，“随着气候变化与海洋相互作用，它导致洋流关闭，因此碳不再被推入深海，”他说。
根据兰德森的说法，尽管科学家们早就知道这些气候影响，但没有人将这些影响与未来数百年的全球碳循环联系起来。
加州大学伯克利分校的大气科学教授伊内斯·冯并没有参与这项研究，她说该研究表明地球上的任何事物都不是静止的。
她在电子邮件中写道：“我们不能假设现在发生的事情会在未来适用。人们一直认为，海洋具有巨大的存储能力，将在未来主导吸收。这些作者告诉我们并非如此。气候变化实际上将深海（金库）与大气隔离。因此，最终，海洋的存储能力将大大降低。”
北极气温飙升 20 摄氏度
全球模型还预测，在2100年后，二氧化碳的增加会削弱陆地生态系统固定的碳量，尽管削弱的程度在整个地球上并不统一。例如，南美洲和中美洲的热带生态系统比非洲和亚洲的热带地区受到的影响更大。他说，在陆地上，气候变化的影响限制了植物的生长和生产，并增加了微生物的活性。
在该研究建模的550年（1850年至2300年）中，气温升高了9.3摄氏度（16.7华氏度），其中大约一半的升温发生在2100年之后。在北极的高纬度地区，变暖的影响要大得多，那里的温度上升了惊人的20摄氏度（36华氏度）。
尽管这些变化发生在遥远的未来，但研究人员强调了了解未来全球条件的重要性。
兰德森说：“气候变化的影响不会在2100年停止；它们会在此之后加剧。了解地球的长期稳定性非常重要。”
对于多尼来说，应对气候变化是管理责任的问题。
他说：“我们有责任将（地球）以良好状态传递下去。对于二氧化碳而言，我们现在排放的大部分物质将在数百年后仍存在于大气中。”
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