北大西洋洋流吸收碳的作用超乎想像

通過洋流,將溶有二氧化碳的表層海水帶到海洋深處,同時也阻止了氣體與大氣相交換。

中國氣象報記者孔岩報導 據每日科學網站最新消息,海洋通過兩種主要機制吸收碳:一種是生物泵,另一種則是與洋流有關的物理泵。來自法國科學研究中心、法國自然歷史博物館等機構的百余名研究人員和工程師近日已成功確定了這兩種機制在北大西洋區域裏的作用。與此前的設想相衝突的是,該區域物理泵吸收碳的作用幾乎是生物泵的100倍。通過使大量含碳的海水冷卻和沉降,北大西洋洋流在碳封存方面發揮了重要的作用。該研究結論發表在近期的《地球物理研究雜誌》上。

由有機物生產、消費、傳遞、沉降和分解等一系列生物學過程構成的碳從表層向深層的轉移稱之為生物泵。海——氣介面的氣體交換過程以及二氧化碳從海洋表面向深海輸送的水動力過程稱為物理泵。海洋吸收了人類活動產生二氧化碳的30%,這在陸地生物圈裏已代表了主要的碳匯。科學家們為了瞭解自然界的碳匯調整機制,已經進行了許多相關研究。一方面,自然界有生物泵:溶于水中的二氧化碳首先被生活在上層海水中的浮游生物和微生物的光合作用所消耗。之後食物鏈產生了:浮游生物被漂浮動物吃掉,漂浮動物又被更大的生物吃掉……通過對有機廢物的構成進行深層研究後,科學家發現,其中的一些碳迴圈結束于海洋底部的沉澱物中。這種生物泵的作用在北大西洋體現得尤為充分,因為那裏每年都有豐富的浮游生物。另一方面,還有一種就是物理泵,這種是通過洋流,將溶有二氧化碳的表層海水帶到海洋深處,同時也阻止了氣體與大氣相交換。

本次研究是在2000年8月至2001年10月所進行的名叫“波姆”的研究項目所得成果的基礎上進行的。依據“波姆”專案所收集的北大西洋特定地區的資料,本次研究人員得以運用高解析度數值模型。他們瞭解了兩種碳吸收機制各自的吸收量,令他們驚奇的是,研究結果顯示,在北大西洋這片區域,生物泵僅僅只吸收了很少比例的碳,約是百分之一。大部分的碳吸收都是通過物理泵完成,吸收量比前者多出將近一百倍。在研究的特定區域,洋流將有機或無機形式的溶解碳同表層海水一起帶入到200至400米的深海水中。

北大西洋的物理泵的作用大小之前從未被確定和量化。而其重要作用向人們提出了這樣的問題:由物理泵運輸的碳在被換向機制帶回到海水表層之前,到底要在海水深層停留多長時間?生物泵和物理泵之間吸收碳的這種比例是否在全球其他海洋地區亦是如此?最後,這種機制是否與氣候變遷相聯繫,氣候變遷又是否會影響生物泵和物理泵?這些有待進行進一步的研究。


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