科 研 動(dòng) 態(tài)

近日，“海洋領(lǐng)域國(guó)家實(shí)驗(yàn)室”嶗山實(shí)驗(yàn)室大洋碳循環(huán)科研團(tuán)隊(duì)在氣候變化與深海碳循環(huán)研究領(lǐng)域取得重要突破。相關(guān)成果以 “Expansion of Antarctic Bottom Water driven by Antarctic warming in the last deglaciation”（《南極變暖推動(dòng)末次冰消期南極底層水?dāng)U張》）為題，在線發(fā)表于Nature Geoscience（《自然·地球科學(xué)》）期刊。

冰期-間冰期大氣CO2的變化被認(rèn)為與南大洋和北大西洋主導(dǎo)的海洋環(huán)流過(guò)程密切相關(guān)。其中，深海碳儲(chǔ)存能力通常與南大洋南源水體的擴(kuò)張與收縮相聯(lián)系，但南源水體在末次冰期以來(lái)的空間范圍、來(lái)源及通風(fēng)狀態(tài)始終存在爭(zhēng)議。現(xiàn)今，來(lái)自威德?tīng)柡Ｅc達(dá)恩利角的南極底層水（AABW）在威德?tīng)枴鞯卤群Ｅ瑁╓eddell–Enderby Basin）會(huì)聚并混合，構(gòu)成輸送至大西洋和印度洋的主要AABW來(lái)源。因此，重建該區(qū)域深層水的歷史變化對(duì)于認(rèn)識(shí)過(guò)去南大洋環(huán)流及深海碳循環(huán)過(guò)程至關(guān)重要。

圖1 現(xiàn)代海水 εNd 分布及研究巖心位置

本研究基于威德?tīng)枺鞯卤群Ｅ璧暮ＫS同位素（εNd）記錄（圖1），重建了過(guò)去3.2萬(wàn)年來(lái)南大洋大西洋與印度洋扇區(qū)中AABW的時(shí)空演變。結(jié)果顯示，在末次盛冰期，南極底層水體積顯著收縮，南大洋深部主要被來(lái)自太平洋、富碳的繞極深層水（LCDW）所占據(jù)(圖2)，有利于降低大氣 CO2濃度。進(jìn)入末次冰消期后，AABW出現(xiàn)兩個(gè)階段的快速擴(kuò)張，并與南極變暖同步。這一擴(kuò)張過(guò)程削弱了深海層化，不利于深海儲(chǔ)碳，可能促成同期大氣 CO2濃度的上升。與傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為北大西洋過(guò)程主導(dǎo)冰消期南大西洋深層水變化不同，本研究揭示北源水的影響有限。相反，AABW的變化在調(diào)節(jié)深海環(huán)流及深層南大洋–大氣之間的碳交換中發(fā)揮了更為關(guān)鍵的作用。

圖2 自生 εNd 分布的時(shí)間切片

該研究不僅為深入理解全球氣候變化與深海碳循環(huán)之間的關(guān)系提供了新的科學(xué)證據(jù)，也為嶗山實(shí)驗(yàn)室在氣候變化領(lǐng)域的發(fā)展貢獻(xiàn)了重要支撐。嶗山實(shí)驗(yàn)室黃璜副研究員為論文第一作者和通訊作者，于際民研究員為共同作者。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、山東省泰山學(xué)者青年項(xiàng)目等的資助。

相關(guān)論文:Huang H., Gutjahr M., Hu Y., P?ppelmeier F., Kuhn G., Lippold J., Ronge T. A., Wu S., Blaser P., Jaccard S. L., Luo Y., Yu J. (2025). Expansion of Antarctic Bottom Water driven by Antarctic warming in the last deglaciation. Nature Geoscience.

• 信息來(lái)源：嶗山實(shí)驗(yàn)室。

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