南极洲隐藏的威胁：世界上最强大的水流正在加速 可能带来灾难性后果
南极环极洋流曾经加速过，最近的研究结果证实它正在再次发生。它携带的水量是世界上所有河流总和的 100 多倍。它从海面延伸到海底，直径达 2000 公里。它连接着印度洋、大西洋和太平洋，在调节全球气候方面发挥着关键作用。
科学家们通过在地球最偏远的水域钻取沉积岩芯，提取了南极环极洋流 530 万年的记录。在这里，"JOIDES Resolution"号钻探船在遥远的东南太平洋上航行。图片来源：Gisela Winckler
南极环极洋流围绕着最南端的大陆不断旋转，是迄今为止世界上最强大、最具影响力的水流推动者。近几十年来，它的速度一直在加快，但科学家们一直不确定这是否与人类引起的全球变暖有关，也不确定环极洋流是否会抵消或放大气候变暖的某些影响。
在一项新的研究中，一个国际研究小组利用地球上最汹涌、最偏远水域的沉积物岩芯，描绘了过去 530 万年来 ACC 与气候的关系。他们的主要发现是在过去的自然气候波动中，洋流随着地球温度的变化而变化，在寒冷的时候减慢速度，在温暖的时候加快速度--这种加快速度助长了南极洲冰层的重大损失。这表明，随着人类造成的气候变暖，今天的加速现象将继续下去。这可能会加速南极洲冰层的流失，增加海平面，并可能影响海洋从大气中吸收碳的能力。
这项研究成果刚刚发表在《自然》杂志上。
"这是地球上最强大、速度最快的洋流。它可以说是地球气候系统中最重要的洋流，"研究报告的共同作者、哥伦比亚大学拉蒙特-多尔蒂地球观测站的地球化学家 Gisela Winckler 说，她是这次沉积物取样考察的共同领导者。她说，这项研究"意味着南极冰层的退缩或坍塌在机理上与增强的ACC流有关，而这正是我们今天在全球变暖情况下观察到的情景"。
JOIDES Resolution 号钻探船上的新鲜沉积物岩芯。这些岩心显示，暖流时期的洋流更为活跃，而寒流时期的洋流则较为缓慢。图片来源：Gisela Winckler
大约 3400 万年前，南极洲与更北边的其他大陆块被构造力分开，冰原开始堆积，这为形成 ACC 创造了条件；研究人员认为洋流是在 1200 万到 1400 万年前以现代形式开始流动的。在持续西风的驱动下，由于没有陆地阻挡，洋流以每小时约 4 公里（2.5 英里）的速度顺时针环绕南极洲（从地球底部看），每秒携带 1.65 亿至 1.82 亿立方米的水。
科学家们观察到，在过去 40 年里，南大洋上空的风力增强了约 40%。除其他外，这加快了南极洲洋流的速度，并激发了其中的大规模漩涡，这些漩涡将相对温暖的海水从高纬度地区向南极洲巨大的浮冰架移动，而浮冰架阻挡了更巨大的内部冰川。在南极洲的部分地区，尤其是西部，这些温暖的海水正在侵蚀冰架的底部--这是冰架消融的主要原因，而不是气温变暖。
"如果把冰块放在空气中，它需要相当长的时间才能融化，"温克勒说。"如果把它放在温水中，它就会迅速融化"。
这项研究的主要作者、德国阿尔弗雷德-魏格纳研究所的弗兰克-拉米说："这种冰的损失可归因于向南热量输送的增加。"更强的ACC意味着更多温暖的深水到达南极洲的冰架边缘"。
在强风的驱动下，南极环极洋流绕着南部大陆顺时针旋转。较热的颜色代表较高的速度；红点是钻探地点。图片来源：Gisela Winckler
通过一系列复杂的过程，环绕南极洲的海洋水域目前还吸收了人类排放到大气中约 40% 的碳。目前还不清楚南极大陆架冰川融化过程的加快是否会影响到这一点，但一些科学家担心会有影响。
来自十几个国家的约 40 名科学家参与了这项研究。在海上，研究人员搭乘"JOIDES Resolution"号钻探船，在尼莫角附近收集了ACC的海底沉积物--尼莫角位于遥远的太平洋西南部，是距离陆地最远的地方，甚至距离小小的皮特凯恩群岛也有2600公里。这次为期两个月的巡航于 2019 年 5 月至 7 月进行，正值剧烈的澳大利亚冬季，白天很少，高达 20 米的海浪对船只构成威胁。
钻探船的船员们将钻杆从海面投放到海底约 3600 米处。然后，他们钻入海底，取出150米和200米长的薄沉积岩芯。随后，科学家们利用先进的 X 射线技术，对数百万年来形成的沉积层进行了分析。由于较小的颗粒往往会在海流缓慢时沉淀下来，而较大的颗粒则会在海流湍急时沉淀下来，因此他们能够绘制出 ACC 流速随时间变化的数十个变化图。与过去 1.2 万年的平均流速相比--即自上一次冰河时期以来，包括人类文明发展的时期--寒冷时期的流速下降了一半，而温暖时期的流速有时几乎翻了一番。
通过之前对南极西部冰原的研究，他们将快速流动期与冰川的反复后退联系起来。在这些时期中，冰川前进的时间较短。在长达 530 万年的记录中，最温暖的时期是上新世，大约在 240 万年前结束。在那之后是一个被称为更新世的时期，数十个寒冷的冰川期与所谓的间冰期交替出现，此时气温升高，水流加速，冰川后退。目前，南极西部冰原的大部分被冻结在海平面以下的陆地上，因此极易受到温暖海水的侵袭。如果它完全融化，全球海平面将上升约 190 英尺。
研究人员在论文中写道："这些发现提供了地质学证据，证明随着全球持续变暖，ACC 流量会进一步增加。如果这是真的，那么未来随着气候变暖，ACC流量的增加将标志着在仪器记录中观察到的模式的延续，并可能带来负面影响"。
编译来源：ScitechDaily
