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全球變暖引發海洋“災難”

來源:中國科學報2020-03-30 09:21

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  自前工業化時代以來,全球氣候不斷變暖,世界各地的海洋平均溫度已上升1°C。近日,兩項研究分別探討了全球氣候變暖對大西洋洋流和海洋生物的影響。

  3月27日,《科學》刊登的一項關于過去50萬年洋流強度的新研究表明,全球變暖可能不會在短時間內改變洋流,相反它可能會引發古代事件的重演——當時多次氣候變暖導致洋流強度長達一個世紀的強烈波動,播下氣候混亂的種子,讓歐洲時而變冷,時而變暖。

  另一項研究則分析了過去一個世紀里340種廣泛分布的海洋生物的豐度趨勢,結果顯示溫度上升還導致海洋生物種群大小發生廣泛變化,而且各物種均存在一種其數量在兩極側增加、中心側減少的普遍模式。相關論文3月26日刊登于《當代生物學》。

  被擾亂的洋流

  大西洋“傳輸帶”是一股強大的水流,它將溫暖的海水帶到北方,然后將其淹沒在北大西洋中。8000年來,它一直以熱帶的溫暖滋養著西歐。但是,“一個強勁的洋流循環也可能是一個高度可變的循環”。論文作者之一、挪威卑爾根大學古氣候學家Ulysses Ninnemann表示。

  大西洋“輸送帶”靠鹽運轉。首先,墨西哥灣暖流和類似的洋流將溫暖的咸水帶到格陵蘭島和冰島周圍海域,在那里冷卻并下沉到海底。然后,它慢慢從深海向南遷移。洋流不僅在歐洲氣候中扮演重要的角色,而且它們還幫助海洋隔離了大氣中的熱量。然而,浮力大的淡水稀釋了沉重的鹽水,限制了其下潛深度,從而使這臺引擎熄火。

  為了查明事實是否如此,卑爾根大學古氣候學家Eirik Vinje Galaasen和同事,檢查了之前在格陵蘭島南端鉆出的250米長的海底粘土核心,而遍及50萬年歷史的泥土層的是有孔蟲的微小外殼。

  Galaasen團隊將這些有孔蟲化石從不同的泥層中清理出來,分析它們的化學成分,看看它們對大西洋環流的“記憶”。

  地球上只有兩個地方的水會從海面下降到海底:南大洋和北大西洋。來自營養豐富的南極洲的水的碳12含量比碳13含量高,而營養貧乏的北大西洋水則相反。通過檢查碳同位素的比例,研究人員可以確定洋流何時強、何時弱。

  這些化石顯示,在最近3次間冰期氣候變暖達到頂峰期間,大西洋環流強度在反彈之前急劇下降。這些波動發生在大約42.3萬、33.5萬和24.5萬年前,有時只持續100年。

  “我們的研究表明,過去45萬年氣候與今天氣候相似的所有時期,大西洋海洋環流深層都發生了巨大的變化。這表明,今天的海洋環流可能不像以前認為的那樣特別穩定。”Galaasen告訴《中國科學報》。

  氣候變暖不僅攪亂了洋流,還迫使生物搬離家園。

  向兩極遷移的生物

  全球分析顯示,隨著氣候變暖,哺乳動物、浮游生物、魚類、植物和海鳥都在大量變化:在較冷的邊緣地帶,海洋生物表現良好,因為氣候變暖打開了以前無法進入的棲息地,而在較暖的邊緣地帶,由于環境變得太熱而無法忍受,物種數量正在減少。

  該研究建立在氣候變化對海洋生物分布、豐度、季節性影響的早期論證之上。根據先前的研究,英國布里斯托大學進化生態學家Martin Genner認為,海洋生物可能在其物種范圍的邊緣(兩極方向)比后側(中心方向)生活得更好。

  于是,他們決定利用現有的全球生物分布數據庫檢驗這一假設。對文獻中可用數據進行全面搜索后,結果顯示物種范圍兩極側的物種豐度增長最為顯著,而物種范圍中心側的物種豐度下降最為顯著。

  同樣這也說明了海洋生物并沒有適應變暖的環境。因此研究人員推測,自前工業化時代至2050年,預期海洋溫度將上升1.5°C,這將導致海洋生物——包括那些對沿海地區人們生計有重要意義的生物,其豐度會繼續變化。

  “這種現象的普遍性令人驚訝,從浮游生物、海洋無脊椎動物到魚類及海鳥,我們在所有被觀察的海洋生物群體中都發現了相同的趨勢。”Genner告訴《中國科學報》,“這意味著氣候變化不僅導致了物種豐度出現變化,同時也從本質上影響了局部地區的物種表現。”

  “災難性”后果

  這些發現表明氣候變化正在以各種不同尋常的方式影響著海洋,甚至反過來影響局部氣候。

  丹麥哥本哈根大學氣候學家Guido Vettoretti表示,盡管Galaasen團隊沒有模擬這些變化將如何改變氣候,但其影響可能是“災難性的”。

  Galaasen指出,跨越一個閾值并觸發這樣的海洋環流變化將影響氣候和降水模式,特別是在北大西洋附近,例如,環流減緩會使北歐嚴重變冷、南歐干旱,以及改變海平面,降低海洋吸收二氧化碳的能力。

  Genner也表示,因為棲息范圍中心的水域溫度太高,帝企鵝的數量明顯減少,而歐洲鱸魚的數量則在其物種范圍的兩極迅速增加,而這在歷史上是極為罕見的。“雖然一些海洋生物可能隨著海洋變暖從中獲益,但這些發現也指向了一個海洋生物會逐漸減少的未來。”他說。

  此外,研究顯示洋流減速通常伴隨著冰山碎片崩塌——來自格陵蘭冰原的融水可能導致這種現象。這些碎片表明,格陵蘭島今天的命運不僅影響著海平面的上升,同時還可以調節氣候。“格陵蘭冰蓋可能對我們氣候系統的穩定極其重要。”Vettoretti說。

  Ninnemann認為,現在所需要的是繼續觀察現狀,同時仔細研究古代情況。但是,這些努力遇到了資金和后勤方面的困難,特別是在目前新冠病毒大流行的情況下。例如,就在這個月,英國中斷了一艘科考船項目。

  英國國家海洋中心的首席科學家Eleanor Frajka-Williams在該船出發前接受采訪時曾說:“我們正在盡可能地接近終點線。”(唐鳳)

  相關論文信息:

  https://doi.org/ 10.1126/science.aay6381

  http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2020.02.043

[ 責編:趙清建 ]
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