碳“泄漏”可能使地球变暖了11000年
海洋是地球上最重要的大气二氧化碳储藏地，时间跨度从几十年到几千年。但一个国际研究小组报告说，由于南大洋的活动，把温室气体封存起来的过程被削弱了，因此，南大洋活动的增加可以解释过去1.1万年的神秘温暖。
普林斯顿大学杜森伯里地质和地球物理科学教授丹尼尔·西格曼(Daniel Sigman)说，由于全球二氧化碳水平的逐渐上升，这段时期的气温得到了稳定，因此，理解二氧化碳浓度上升的原因非常有趣。
科学家们对二氧化碳的增加提出了各种假设，但其最终原因仍不清楚。现在，由普林斯顿大学和马克斯·普朗克化学研究所的科学家领导的一个国际合作指出，南大洋的上涌正在增加。他们的研究发表在最新一期的《自然地球科学》杂志上。
“我们认为我们可能找到了答案，”西格曼说。“南大洋环流的增加使得二氧化碳泄漏到大气中，使地球变暖。”
他们关于海洋变化的发现也可能对预测全球变暖将如何影响海洋循环以及化石燃料燃烧将增加多少大气中的二氧化碳有影响。
多年来，研究人员已经知道浮游植物的生长和下沉会将二氧化碳吸入海洋深处，这一过程通常被称为“生物泵”。西格曼说，生物泵主要是由低纬度海洋驱动的，但在靠近两极的地方，由于深海快速地暴露在海面上，二氧化碳被排回到大气中。最严重的威胁来自环绕南极洲的南大洋。西格曼说:“我们经常把南大洋称为生物泵的泄漏。”
西格曼和他的同事们发现，南大洋涌流的增加可能有助于稳定全新世的气候，这一时期比工业革命早了一万多年。
大多数科学家都认为全新世的温暖对人类文明的发展至关重要。全新世是一个“间冰期”，是在过去100万年的冰河期中罕见的一段温暖气候。冰川的退缩为人类开辟了更广阔的天地，而大气中二氧化碳的浓度越高，农业的生产效率就越高，这使得人们可以减少捕猎活动，建立永久性的定居点。
研究人员说，全新世与其他间冰期有几个关键的不同之处。其一，它的气候异常稳定，没有其他间冰期典型的主要降温趋势。其次，大气中二氧化碳的浓度上升约为百万分之20(百万分之20)，从全新世早期的百万分之260上升到晚期全新世的280ppm，而二氧化碳则在其他间冰期间保持稳定或下降。
相比之下，从工业化开始到现在，由于燃烧化石燃料，大气中的二氧化碳浓度从280增加到400ppm以上。
“在这种情况下，全新世观察到的20ppm的增加可能看起来很小，”西格曼说。“然而，科学家认为，这种微小但显著的上升在防止全新世逐渐变冷方面发挥了关键作用，这可能促进了复杂人类文明的发展。”
为了研究全新世二氧化碳上升的潜在原因，研究人员调查了来自南大洋几个不同地区的三种类型的化石:硅藻和有孔虫，它们都是在海洋中发现的带壳微生物，以及深海珊瑚。
通过这些化石的矿壁中残留的微量有机物的氮同位素比值，科学家们得以重现过去一万年中南大洋表层水中养分浓度的变化。
“我们用来分析化石的方法是独特的，它为研究过去海洋环境的变化提供了一种新的方法，”该研究的第一作者Anja Studer说。
结合化石的氮同位素测量表明，全新世期间，大量的水，富含营养物质和二氧化碳，从深海涌向南大洋表面。虽然上升气流的原因尚不清楚，但最可能的过程似乎是“咆哮的40度”的变化，这是环绕南极洲的向东吹的风带。
由于增强的南大洋上升流，生物泵在全新世减弱，允许更多的二氧化碳从深海泄漏到大气中，从而可能解释大气中二氧化碳浓度上升20 ppm。
西格曼说:“这一过程允许一些深度储存的二氧化碳进入大气层。”“我们实际上是在生物泵的膜上打孔。”
在全新世，大气中二氧化碳含量的增加，抵消了之前大部分间冰期的逐渐冷却的趋势。因此，新的结果表明海洋可能是全新世气候“特殊稳定”的原因。
同样的过程今天也在起作用:海洋对碳的吸收正在减缓化石燃料燃烧所产生的大气二氧化碳的上升速度，而南大洋的上升流仍在让一部分二氧化碳返回大气层。
西格曼说:“如果全新世的发现可以用来预测未来南大洋的上升流将如何变化，它将提高我们预测大气中二氧化碳和全球气候变化的能力。”