目前,在最近的冰河时代中,大气二氧化碳(CO2)含量变化的原因还没有完全被解释清楚。冰期-间冰期CO2含量变化的机制都以深海的碳交换为中心,因为深海的含碳量体积庞大,与大气的交换相对较快。南大洋被认为在这种循环中起着关键的作用,因为在南大洋大部分的深海都与大气相连通。然而,由于南大洋深处的碳储量变化很难重建,因此对这一假设的直接检验很少。
这项研究展示了深海珊瑚硼同位素数据,追踪了在过去四万年中,南大洋深处的pH值和CO2含量的变化。研究发现,在最靠近南极大陆边缘的地方,最受南部深海海水影响的地方,海洋pH值与大气CO2之间存在着密切的关系:在低含量CO2的间隔期间,海洋pH值较低,反映了海洋碳储量的增加;在CO2含量不断增加的过程中,海洋的pH值会上升,这反映了海洋和大气中碳的损失。相应地,深度较浅的地点上,在CO2含量突然增加的过程中pH值迅速下降(从千年到百年的尺度),这反映了CO2从深海迅速转移到上层海洋和大气。研究结果证实了南大洋在冰河时代CO2含量变化的重要性,并表明深海CO2的释放可作为一百年尺度上气候快速变化的动态反馈。
(刘思青 编译)