公海湍流和寒冷的高纬度地区破浪带来的气泡注入,是大气进入海洋的一种被低估的输送方式。高纬度地区海气体交换机理对于预测氧气和二氧化碳等关键气体海洋库存变化的气候模型非常重要。
近期发表在《Proceedings of the National Academy of Sciences》上的一项由WHOI领导的新研究“北大西洋深处的溶解气体追踪海洋通风过程”,将新的地球化学示踪剂和海洋循环模型结合起来,研究大气气体进入深海的物理学过程。研究在百慕大大西洋BATS站点(北纬31°40,西经64°10),重复巡航收集了1988年以来海洋表层水到深层水的月度数据,使用了新技术精确测量了北大西洋4.5公里深处海水样本中的惰性气体同位素。惰性气体通过海面与大气交换后,可以稳定存在于海水中。因此,百慕大海岸北大西洋深处的溶解惰性气体同位素可以揭示特殊地区气体交换物理学过程。
论文的主要作者Alan Seltzer表示,新发现表明高纬度海洋中气泡的溶解可能是惰性气体、氧气和氮气进入深海的主要途径。这项研究对理解气体进入海洋的基本物理学迈出了新的一步。海洋吸收和释放气体过程,是气候变化反应预测极具挑战且重要的一步。二氧化碳和其他温室气体在深海(约占海洋总体积的75%)和大气之间的交换发生在高纬度地区的冬季,特别是在风暴事件中。对北大西洋深处惰性气体浓度的测量记录了在大风暴事件中形成的大气泡的重要性,大大增加了我们对深水气体交换率的理解。这提高了人们量化二氧化碳和温室气体在海气之间交换的能力,并预测气候对它们在大气中的浓度变化的响应,这对于制定缓解全球变暖的政策至关重要。(於维樱 编译)