过去十年间，海洋吸收的CO2越来越多，导致更少的温室气体抵达大气层。这绝对是个好消息，但是带来的问题是：海洋中CO2浓度的增加导致了海洋酸化，阻碍一些海洋生物碳酸外壳的形成。海洋吸收CO2能力的增加以及对气候变化的影响一直以来都是个未解之谜。最近加州大学圣芭芭拉分校地理学家Timothy DeVries主导的研究结果表明海洋翻转环流的放缓可能是催化剂，该研究成果已发表在《自然》期刊上。
DeVries研究小组编辑分析了三个十年阶段的现有的海洋示踪数据，包括温度、盐度、氯氟烃（一种融入海洋的人造气体）和C-14，并将其分为三个十年阶段：1980年代、1990年代和2000年代。研究人员利用计算机的数据分析结果描绘了海洋环流的特征，即每个时间阶段海水从海洋表面转移到深海，再循环到海洋表面。同时分析了每个环流模式下海洋气-碳交换以及海洋碳循环情况。
“海洋吸收二氧化碳的能力随着不同年代环流变化而改变，模型显示1990年海洋吸收二氧化碳的能力骤然下降，而在2000年有了较大提升” ，DeVries解释道，“而且这种变动直接跟海洋环流的变化有关”。DeVries认为这个发现似乎违反直觉，因为主流科学认为随着海洋表层的变暖，环流的减速会降低海洋吸收二氧化碳的能力。尽管这是事实，但是短期内有另外一种影响似乎更为重要，即弱化的翻转环流只能携带少量富含二氧化碳的深海水到海洋表面，这就限制了大量的二氧化碳返回到大气层，从而导致海洋能够从大气中吸收更多的二氧化碳。
相对于上世纪90年代，本世纪初海洋二氧化碳吸收量得到增加。Tim DeVries等人报道，本世纪初海洋大尺度循环（环流）相比上世纪90年代来得要弱（特别是在海洋上层），因而减少了海洋深处富含二氧化碳的海水向海洋表层的流动。这种效应外加上人为造成二氧化碳排放量的上升，增加了大气和海洋之间的二氧化碳浓度梯度，促进了海洋对二氧化碳的吸收。温度引起二氧化碳溶解度变化的影响不及海洋循环驱动效应的十分之一。鉴于本世纪初所观察到的海洋二氧化碳吸收的大部分变化都可以通过海洋循环和大气二氧化碳浓度变化加以解释，海洋生物学过程很可能在这里只取到有限的一点作用。
这些研究结果表明，生物学过程在2000年以来的海洋碳吸收增加上不太可能取到主要作用。这并不意味着海洋生物学过程对环流变化保持不变，只是这些变化可能对碳吸收的净影响相对有限。例如，海洋上层环流的减少可能会导致表层海洋营养供应的减少，从而降低二氧化碳的生物学吸收，而在混合层深度（海洋表层与风较好混合的深度）的温度驱动变化可能会影响光照，潜在影响二氧化碳生物学吸收。在过去的十年中，这些海洋碳汇变化净影响可能是有限的，但这些变化可能会影响海洋生物群落结构。此外，如果能够用模型准确地描述这些生物学过程，对预测其它海洋气候影响以及未来海洋碳吸收是非常重要的。
目前用于评估全球碳吸收的和模拟地球对气候变化的响应的这一代模型并没有完全捕捉观察到的年代际变化，这说明我们评估当代碳预算和预测未来变化方面还存有相当大的差距。因此，虽然Tim DeVries等人的工作对我们理解海洋碳吸收趋势而言是一大进步，但到目前为止尚不清楚这种2000年以来观察到的海洋碳吸收增加现象还将持续多久。至于未来会怎样，尚需要更详细的机制研究。
附图：影响海洋碳汇功能的各项因素
（张灿影、周伯柱 编译）
