南極冰蓋融水曾擾動了地球的海洋輸送帶

一項最新古氣候研究顯示，在最近兩次大規模冰期向間冰期轉變的“退冰”過程中，來自南極冰蓋的融水曾顯著增強南大洋上層與深層海水的分層結構，從而削弱了全球海洋環流這一“地球輸送帶”的運行效率。研究強調，南極冰蓋對海洋動力學以及全球氣候系統具有強大的調控作用，其影響程度遠超以往認知。 該成果由馬克斯·普朗克化學研究所與布魯塞爾自由大學的弗朗索瓦·弗里皮亞特（Fran?ois Fripiat）領銜，并聯合多家科研機構合作完成。

過去三百萬年間，地球在漫長的冰期與較溫暖的間冰期之間多次往復切換；在冰期，龐大的冰蓋曾覆蓋北半球大片陸地，延伸至歐洲部分地區，而隨后的退冰階段，這些巨大的冰體逐漸消退，深刻重塑了全球海洋環流和氣候格局。 過去幾十年，大量研究聚焦于北大西洋，特別是北半球冰蓋融水對大西洋經向翻轉環流（AMOC）的影響；格陵蘭冰蓋淡水輸入被認為會削弱這套關鍵洋流系統，從而影響歐洲的相對溫暖氣候。 相比之下，圍繞南極的南大洋雖然在氣候系統中居于核心地位，卻長期受到較少關注。

南大洋環繞南極，將大西洋、印度洋和太平洋緊密連接，被視為全球海洋環流的樞紐區域，同時還是大氣與深海進行氣體交換的主戰場之一；深海作為巨大的碳庫，其所儲存的二氧化碳大約是大氣的百倍。 這一交換過程在很大程度上取決于海洋的“層結程度”，即不同水團在垂向上的分層與混合狀況。 弗里皮亞特形象地指出，海洋就像一臺在全球范圍內重新分配熱量與碳的巨大機器，當這臺機器因分層增強而“分隔成層”時，其運轉速度就會減慢，直接牽動全球氣候變化。

在這項發表于《美國國家科學院院刊》（PNAS）的研究中，團隊分析了采自南大洋的多支沉積巖芯樣品，利用保存于硅藻外殼中的有機物同位素組成，重建了過去環境條件的演變軌跡。 硅藻是生活在海水中的微型藻類，其大量累積并沉積在南大洋海底，為研究者提供了一部高分辨率的“自然氣候檔案”。 通過這些地質記錄，科學家得以追蹤退冰時期南大洋分層和水體交換模式的細微變化。

結果表明，在退冰階段，南極附近海域的海洋層結顯著增強，其主因是來自冰蓋的大量淡水注入，使得表層海水密度下降，與下方冷咸深水之間的混合被大幅抑制。 與此同時，在更偏北的極鋒附近，融水與西風帶共同作用，反而加強了深層海水的上涌過程，在一定程度上維持了全球范圍內的海洋通氣功能。 這意味著，盡管南極近海的“分層加鎖”阻礙了局部深層與表層的交換，但全球海洋系統并未完全停擺，而是通過其他區域和機制繼續與大氣進行物質與能量的交換。

研究人員指出，觀測數據表明，在南極附近海洋愈發分層之際，極鋒帶的上升流和強勁的風場仍然促使深海水團不斷被抬升至表層，與大氣進行氣體交換。 這些上涌過程可能釋放出大量原本封存于深海的二氧化碳，推動大氣中溫室氣體濃度上升，從而在結束冰期、開啟較溫暖的間冰期過程中發揮了重要作用。 換言之，南極冰蓋融水既在局部“剎車”了海洋輸送帶，又通過遠程效應加速了地球由寒冷向溫暖狀態的轉換。

在這幅復雜而微妙的氣候圖景中，南極不再只是人們印象中的“冰雪荒原”，而是地球氣候系統的“隱形指揮者”之一，對熱量、碳以及海水循環的調配具有關鍵意義。 科學家強調，深入理解南極冰蓋與南大洋之間的耦合機制，不僅有助于還原地球氣候歷史，也將為評估未來在持續變暖背景下南極冰蓋加速融化可能對全球海洋環流和氣候造成的影響提供重要參考。