南极洋负责吸收人类活动产生的40%的二氧化碳。
现在，一项新的研究解释了使其成为地球上最大的碳汇的机制。
这项研究发表在自然气候变化上，揭示了其水域的盐度和温度变化如何对保留CO₂排放至关重要。
为什么南极洋是世界上最大的碳汇
世界上的海洋每年吸收大约四分之一的人类产生的二氧化碳。
尤其是，南极洋捕获了其中的40%。
这使其成为减缓全球变暖最重要的海洋区域。
现在，来自阿尔弗雷德·魏格纳研究所的研究人员Léa Olivier和F. Alexander Haumann分析了从1972年到2021年的数据以理解这一现象。
他们利用了在几十年的海洋探险中收集的全球海洋数据分析项目（GLODAP）的信息，覆盖了南极极地海洋的七个区域。
该研究旨在理解这一区域为何对碳吸收如此特别，以及这种能力是否保持稳定。
南极洋将CO₂保留在深处的机制
关键在于南极洋的层状结构，它像一个碳排放的保留系统。
表层，称为冬季水（WW），寒冷且盐度低。这一层充当保护盖。
下面是称为环极深水（uCDW）的深层水。
这些水更温暖，盐度更高，含有大量的累积CO₂。
这两种水团之间的差异形成了所谓的密度分层，即层之间的物理分隔。
这种分层至关重要，因为它阻止了深处储存的CO₂上升到表面并逃逸到大气中。
“我们能够确定，自1990年代以来，这两种水团变得更加不同，”海洋学家Léa Olivier解释道。
因此，研究确定了增强南极洋作为碳汇能力的重要转变。
特别是，表层变得更甜，自90年代以来盐度下降了多达0.3个单位。
这种现象称为“淡化”或淡化作用，主要是由于南极冰川的融水和降水增加。
同时，深层水上升了约40米，比几十年前更接近表面。
这些深层水的温度上升了0.2°C，其盐度值也增加，使其与上层的差异更大。
这种层之间的更大差异增强了分层，提高了海洋中CO₂的保留能力。
南极洋：没有这道天然屏障会发生什么
阻止分层的过程是上升流。
也就是说，富含二氧化碳的深层水上升到表面。
在过去的几十年中，根据水文地理数据分析，100到200米深度之间的fCO₂水平平均增加了10微大气压。
因此，现在海洋底层的CO₂浓度超过了大气中的含量。
这代表了潜在的风险：如果这些深层水在没有屏障的情况下到达表面，CO₂将释放到空气中，而不是留在海洋中。
然而，研究警告说，这种保护机制并非永久性的，并面临可能削弱它的威胁。
Olivier指出，“这种更甜的表层水暂时抵消了南极洋中碳汇的减弱。”
但她补充了一个关键警告：“如果分层减弱，这种情况可能会逆转”，这将消除天然屏障。
西风的风险和监测现象的必要性
例如，西风的增强是研究中科学家们确定的主要风险。
这些风可能会打破分层，增加表层和深层水团之间的混合。
如果发生这种情况，深处困住了几个世纪的CO₂将到达表面并释放到大气中。
合著者F. Alexander Haumann表示：“我们需要更多的数据，特别是在冬季，水团更容易混合。”
因此，作者强调理解这一机制至关重要，但同样重要的是监测其随时间的演变。
定期观测，特别是在冬季，将允许检测CO₂通风是否已经从深处开始。
因此，南极洋碳汇的未来将取决于多个相互关联因素的演变。
其中包括：由淡水输入引起的分层、风的强度和区域海洋动力学。
