南极的“胃口”变小了？缺铁让冰川吸碳量远低于预期 |海潮天下讯

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△ 多森冰架出口处的溶解铁（dFe）主要由深层海水和沉积物贡献，其中流入的深层海水占62%，陆架沉积物输入占28%，而冰川融水的贡献率仅为约10%。

△ 研究表明南极冰川融水的铁含量远低于此前模型预测，2022年实测总融水端点的溶解铁浓度约为3.0 nmol/kg，显著低于常被引用的20至30,000 nmol/kg。

△ 同位素质量平衡分析显示，冰架出口处溶解铁的轻同位素特征（δ56Fe平均为-0.21‰）指向了冰盖下方的缺氧还原环境，而非冰架融化本身；

△ 在多森冰架出口观测到悬浮颗粒铁（pFe）浓度高出入口46%，其浓度是溶解铁的100倍，这表明冰川融化的主要作用，是浮力泵将深层铁输送到了表层。

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在南极海洋生态系统中，一直存在一个被科学界寄予厚望的“负反馈机制”：随着全球变暖导致冰川融化，原本封存在冰层中的铁元素会大量释放进入海洋。由于铁是限制南极海域浮游植物生长的关键微量营养素，所以有人觉得，这种“天然施肥”效应理论上能诱发大规模的藻类繁茂，通过光合作用从大气中抽走二氧化碳。

不过，2026年2月26日，罗格斯大学海洋科学家在《通讯-地球与环境》杂志上发表的研究指出，这个支撑气候预测模型的关键假设可能存在重大偏差。

长期以来，科学界对于冰川铁贡献的评估大多依赖于计算机模拟，缺乏来自冰架下方的直接观测数据。为了填补这一空白，研究团队在2022年搭乘破冰船前往西南极阿蒙森海的多森冰架，这里是南极冰川消融最剧烈的区域之一。

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▲上图：2009年10月，一座巨大的南极冰山漂浮在阿蒙森海（Amundsen Sea）广阔的海面上。阿蒙森海是南极洲冰川消融最为迅速的区域之一，其冰架底部的消融过程直接影响着全球海平面的上升。图源：NASA

科研人员精确采集了冰架下方空腔入口与出口的水样，对溶解铁和悬浮颗粒中的铁含量进行了实测对比。实验结果令人意外，实测数据表明冰川融水提供的铁元素远低于此前预期，也就是说，此前可能显著高估了南极冰川消融对缓解气候变暖的贡献。

冰川融水泵（Meltwater Pump）指一种由物理性质差异驱动的海水循环机制。冰川融化产生的淡水比海水轻，在上升过程中会像泵一样，产生向上的浮力驱动力，将富含营养物质（如铁）的深层海水带到海洋表面，从而促进表层生物的生产力。

这项研究中，具体的数据分析显示，流出冰架空腔的溶解铁中，只有约10%真正源自冰川融水。大部分的铁元素——约占总量的62%——实际上来自于流入空腔的深层海水，另有28%则源自陆架沉积物的再悬浮。

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▲上图：研究区域概况、经向流速及多森冰架进出口站位的水文特性。南极阿蒙森海（Amundsen Sea）多森冰架的研究细节：(A-B) 标明了采样区域及2022年ARTEMIS项目与2011年ASPIRE项目的具体观测站位；(C) 为冰架前缘的海流经向流速剖面，蓝色区域代表向南流入冰架空腔的暖性修正环流深层水（mCDW），红色区域则代表向北流出的富含融水的混合水；(D-E) 温盐图（T-S图）对比了流入与流出水体的物理性质，其中Gade线揭示了mCDW与冰川融水的线性混合关系。研究特别区分了厚度在450至600米之间的上层mCDW，由于其温盐轨迹紧贴Gade线，被确认是驱动冰架底部融化的主要端元水体。论文出处：Chinni, V., Steffen, J.M., Stammerjohn, S.E. et al. (2026)

研究人员用同位素“指纹”溯源技术发现，即便是在那10%的贡献中，铁元素也不是来自正在融化入海的纯净冰架。

相反，这些铁主要源于冰盖与底部基岩摩擦产生的液态融水层，那里由于极度缺氧且伴随剧烈的岩石磨蚀，才使得基岩中的铁矿物得以溶解。

这一发现意味着，那些直接导致海平面上升的冰架消融，其本身携带的生物有效铁极度匮乏。随着气候持续变暖，虽然冰川融水的体积在增加，但它并不能按比例提供足够的“养料”来刺激海洋生产力。

这种营养供给的脱节，就直接的挑战了现有的全球气候模型中关于“铁肥效应”的设定。如果南极海洋这台“二氧化碳收割机”无法获得预想中的动力，那么，大气中温室气体的清除速率将比预期更慢，全球变暖的自然缓冲机制可能远比想象中要脆弱许多。

▲上图：驱动南极“融水泵”垂直环流的生物地球化学过程：深蓝色的箭头描绘了流入空腔的上、下层修正环流深层水（mCDW）路径；浅蓝色部分代表冰架本身融化释放的溶解铁，及其与冰封颗粒、冰碛物的相互作用；黄色部分则标示出受地热驱动、从基岩界面排出的陆下冰川径流（Subglacial discharge）。图中通过圆形和方块分别代表溶解态铁与颗粒态铁，并展示了这些组分如何与流入的mCDW混合形成具有浮力的羽流。右侧饼图定量展示了出口站位溶解铁的贡献构成，直观反映出深层海水与海底沉积物在铁元素供给中的主导地位，而纯冰川融水的直接贡献仅占极小比例。论文出处：Chinni, V., Steffen, J.M., Stammerjohn, S.E. et al. (2026)

该研究进一步指出，未来的气候预测必须重新评估南极近岸海域的铁来源。过去将冰川消融等同于“自然施肥”的简化逻辑需要修正，科学家必须更深入地研究冰盖底部复杂的物理磨蚀过程，以及深层洋流对铁元素的输送作用。随着实测数据的介入，原本被视为缓解变暖“刹车”的自然反馈，正面临严重的有效性质疑，这关乎科学届对未来百年全球温室气体浓度预测的准确性。

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信息源 | Chinni, V., Steffen, J.M., Stammerjohn, S.E. et al.(2026)

文 | 卢晓雨

编辑 | 海潮君

排版 | LXY

时间 | 2026年3月1日

【参考资料】
感兴趣的海潮天下（Marine Biodiversity）读者可以参看该研究的全文：
Chinni, V., Steffen, J.M., Stammerjohn, S.E. et al. Iron supply to the Amundsen Sea, Antarctica is dominated by circumpolar deepwater and continental subglacial sources. Commun Earth Environ 7, 162 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03264-x
https://www.nature.com/articles/s43247-026-03264-x
https://tos.org/oceanography/article/the-amundsen-sea-and-the-antarctic-ice-sheet
https://www.eurekalert.org/news-releases/1117479

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