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觀海局

近日，嶗山實驗室大洋碳循環(huán)科研團隊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的變化被認為與南大洋和北大西洋主導(dǎo)的海洋環(huán)流過程密切相關(guān)。其中，深海碳儲存能力通常與南大洋南源水體的擴張與收縮相聯(lián)系，但南源水體在末次冰期以來的空間范圍、來源及通風(fēng)狀態(tài)始終存在爭議?，F(xiàn)今，來自威德爾海與達恩利角的南極底層水（AABW）在威德爾—恩德比海盆（Weddell–Enderby Basin）會聚并混合，構(gòu)成輸送至大西洋和印度洋的主要AABW來源。因此，重建該區(qū)域深層水的歷史變化對于認識過去南大洋環(huán)流及深海碳循環(huán)過程至關(guān)重要。

圖1 現(xiàn)代海水 εNd 分布及研究巖心位置

本研究基于威德爾－恩德比海盆的海水釹同位素（εNd）記錄（圖1），重建了過去3.2萬年來南大洋大西洋與印度洋扇區(qū)中AABW的時空演變。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。進入末次冰消期后，AABW出現(xiàn)兩個階段的快速擴張，并與南極變暖同步。這一擴張過程削弱了深海層化，不利于深海儲碳，可能促成同期大氣 CO2濃度的上升。與傳統(tǒng)觀點認為北大西洋過程主導(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)，也為嶗山實驗室在氣候變化領(lǐng)域的發(fā)展貢獻了重要支撐。嶗山實驗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。研究工作得到國家自然科學(xué)基金、山東省泰山學(xué)者青年項目等的資助。

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.

來源：嶗山實驗室

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