南极冰盖融水曾扰动了地球的海洋输送带

一项最新古气候研究显示，在最近两次大规模冰期向间冰期转变的“退冰”过程中，来自南极冰盖的融水曾显著增强南大洋上层与深层海水的分层结构，从而削弱了全球海洋环流这一“地球输送带”的运行效率。研究强调，南极冰盖对海洋动力学以及全球气候系统具有强大的调控作用，其影响程度远超以往认知。 该成果由马克斯·普朗克化学研究所与布鲁塞尔自由大学的弗朗索瓦·弗里皮亚特（François Fripiat）领衔，并联合多家科研机构合作完成。

过去三百万年间，地球在漫长的冰期与较温暖的间冰期之间多次往复切换；在冰期，庞大的冰盖曾覆盖北半球大片陆地，延伸至欧洲部分地区，而随后的退冰阶段，这些巨大的冰体逐渐消退，深刻重塑了全球海洋环流和气候格局。 过去几十年，大量研究聚焦于北大西洋，特别是北半球冰盖融水对大西洋经向翻转环流（AMOC）的影响；格陵兰冰盖淡水输入被认为会削弱这套关键洋流系统，从而影响欧洲的相对温暖气候。 相比之下，围绕南极的南大洋虽然在气候系统中居于核心地位，却长期受到较少关注。

南大洋环绕南极，将大西洋、印度洋和太平洋紧密连接，被视为全球海洋环流的枢纽区域，同时还是大气与深海进行气体交换的主战场之一；深海作为巨大的碳库，其所储存的二氧化碳大约是大气的百倍。 这一交换过程在很大程度上取决于海洋的“层结程度”，即不同水团在垂向上的分层与混合状况。 弗里皮亚特形象地指出，海洋就像一台在全球范围内重新分配热量与碳的巨大机器，当这台机器因分层增强而“分隔成层”时，其运转速度就会减慢，直接牵动全球气候变化。

在这项发表于《美国国家科学院院刊》（PNAS）的研究中，团队分析了采自南大洋的多支沉积岩芯样品，利用保存于硅藻外壳中的有机物同位素组成，重建了过去环境条件的演变轨迹。 硅藻是生活在海水中的微型藻类，其大量累积并沉积在南大洋海底，为研究者提供了一部高分辨率的“自然气候档案”。 通过这些地质记录，科学家得以追踪退冰时期南大洋分层和水体交换模式的细微变化。

结果表明，在退冰阶段，南极附近海域的海洋层结显著增强，其主因是来自冰盖的大量淡水注入，使得表层海水密度下降，与下方冷咸深水之间的混合被大幅抑制。 与此同时，在更偏北的极锋附近，融水与西风带共同作用，反而加强了深层海水的上涌过程，在一定程度上维持了全球范围内的海洋通气功能。 这意味着，尽管南极近海的“分层加锁”阻碍了局部深层与表层的交换，但全球海洋系统并未完全停摆，而是通过其他区域和机制继续与大气进行物质与能量的交换。

研究人员指出，观测数据表明，在南极附近海洋愈发分层之际，极锋带的上升流和强劲的风场仍然促使深海水团不断被抬升至表层，与大气进行气体交换。 这些上涌过程可能释放出大量原本封存于深海的二氧化碳，推动大气中温室气体浓度上升，从而在结束冰期、开启较温暖的间冰期过程中发挥了重要作用。 换言之，南极冰盖融水既在局部“刹车”了海洋输送带，又通过远程效应加速了地球由寒冷向温暖状态的转换。

在这幅复杂而微妙的气候图景中，南极不再只是人们印象中的“冰雪荒原”，而是地球气候系统的“隐形指挥者”之一，对热量、碳以及海水循环的调配具有关键意义。 科学家强调，深入理解南极冰盖与南大洋之间的耦合机制，不仅有助于还原地球气候历史，也将为评估未来在持续变暖背景下南极冰盖加速融化可能对全球海洋环流和气候造成的影响提供重要参考。