一項最新古氣候研究顯示，在最近兩次大規(guī)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(huán)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(tǒng)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(lián)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(qū)，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(huán)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(huán)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(tǒng)，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(tǒng)中居于核心地位，卻長期受到較少關注。

南大洋環(huán)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(huán)流的樞紐區(qū)域，同時還是大氣與深海進行氣體交換的主戰(zhàn)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(fā)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(huán)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(tǒng)并未完全停擺，而是通過其他區(qū)域和機制繼續(xù)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(fā)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(fā)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(tài)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(tǒng)的“隱形指揮者”之一，對熱量、碳以及海水循環(huán)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(xù)變暖背景下南極冰蓋加速融化可能對全球海洋環(huán)流和氣候造成的影響提供重要參考。