南极洲阿德利兰的古代海洋冰核揭示现代气候变化

资料图

在《Nature Geoscience》上发表的一项新研究中，伯明翰大学的研究人员合作开展了一个国际项目以确定在过去12000年里，海冰水平的波动跟藻类繁殖及跟厄尔尼诺(El Nino)有关的天气事件之间的联系。

他们发现，南极的风强烈影响海冰的破裂和融化，这反过来又会影响藻类的水平，当海冰减少时藻类可以在表层水中快速生长。南极周围水域藻类生长水平的变化非常重要，这足以影响全球碳循环。

研究人员使用了CT扫描（计算机断层扫描）成像和微化石和有机生物标记的分析等技术检查了海冰和大型藻类在每年的时间尺度上生长“水华”事件之间的关系。这些发现是跟新西兰、日本、法国、西班牙和美国的研究机构合作完成的，它们跨越了整个全新世时期并为这些关系提供了非常详细的图像，这些图像则可以帮助预测未来的海冰、气候和生物相互作用。

研究人员发现，在4500年前，海藻爆发事件几乎每年都发生。然而在4.5万年前，随着海冰水平的迅速增加，随着厄尔尼诺、南方涛动(ENSO)和其他气候周期的出现，藻华事件发生的频率和藻类生产的类型发生了基线转移。该团队的许多人最近的工作将这个时期海冰的扩张跟冰川的退缩和罗斯冰架的发展联系起来，罗斯冰架的作用是冷却南极表层水以创造一个“海冰工厂”。

伯明翰大学地理、地球和环境科学学院的James Bendle博士是这篇论文的合著者。他表示：“虽然近几十年来北极气温上升和海冰融化之间存在明显的关系，但南极的情况更为复杂。”这是因为南极的一些地区正在变暖，但在一些地区海冰一直在增加。由于海冰反射入射的阳光，不仅变暖效应减缓而且藻类也无法轻松进行光合作用。目前，气候模型很难预测南极海冰的观测变化，我们的发现将帮助气候研究人员建立更可靠、更详细的模型。”

另外他还补充称：“我们观察到的这些变化的条件和ENSO风场的关系特别重要。我们知道，厄尔尼诺现象在某些地区放大了气候变化的影响，因此，任何将其与南极海冰联系起来的见解都是令人着迷的，并对未来海冰的长期损失可能会如何影响南极水域的食物网以及这一全球重要区域的碳循环过程具有启示意义。”

新西兰GNS科学公司的Katelyn Johnson博士是这篇论文的主要作者。她说道：“虽然海冰年复一年的持续存在可以阻止这些大型藻华的发生，但海冰的破裂和融化为这些藻类的生长创造了一个有利的环境。这些大型藻类‘水华事件’发生在整个大陆、形成了食物网的基础并起到了碳汇的作用。”

“跟气温上升导致海冰减少的北极不同，南极的关系不太清楚，对初级生产力的后续影响也不清楚。我们的新记录提供了海冰和气候模式(如ENSO)如何影响这些水华事件的频率的更长期的观点使气候模型学家能够建立更可靠的模型。”