近日，《美國國家科學院院刊》發表了一項由美國俄勒岡州立大學Wendt教授帶領國際研究團隊完成的突破性研究成果。該研究通過分析南極冰芯中的氣體成分，首次高分辨率地記錄了過去6萬年間大氣二氧化碳（CO?）濃度的變化，并揭示了南大洋在快速氣候變化中的重要作用。

末次冰期發生在大約11.7萬至1.2萬年前，期間地球氣候經歷了頻繁的冷暖交替。研究人員特別關注了被稱為Heinrich事件的一系列劇烈冷事件，這些事件因北大西洋冰蓋崩塌導致大量冰山排放而得名。科學家們發現，在這期間發生了四次顯著的CO?濃度快速上升現象，其中最引人注目的是約3.95萬年前的第四次Heinrich事件，當時CO?濃度在短短55年內增加了14 ppm。

這項研究不僅展示了CO?濃度與大氣甲烷（CH?）濃度以及南極冰芯中水同位素組成的同步變化，還提供了關于南極海洋快速變暖和風力驅動的上升流的新見解。研究表明，南半球西風帶的移動可能是造成這一時期南大洋通風增強的原因之一，從而促進了富含碳的深層海水上涌到表面，釋放出更多的CO?進入大氣層。

為了驗證這些觀察結果，研究團隊使用了一個包含同位素信息的全球大氣環流模型(iCAM5)進行了模擬實驗。模型成功再現了觀測到的δ1?O和氘過量的變化模式，進一步支持了南極海洋在CO?濃度增加過程中所起的作用。

隨著人類活動持續影響全球氣候系統，南半球西風帶預計會繼續加強，這可能削弱南極海洋對CO?的吸收能力，進而加速全球變暖的趨勢。因此，理解南極海洋如何響應CO?變化對于預測未來的氣候變化至關重要。這項研究提醒我們，地球氣候系統的各個部分相互關聯，任何一個區域的變化都可能對全球氣候產生深遠的影響。

論文信息：Kathleen A. Wendt et al., "Southern Ocean drives multidecadal atmospheric CO? rise during Heinrich Stadials," PNAS, May 13, 2024, 121 (21) e2319652121; DOI: 10.1073/pnas.2319652121.

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