书城文学神秘的海洋生物
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第76章 海水冷藏二氧化碳的秘密

留存在深层海水中的二氧化碳可能会影响全球气候的变化。洞察海洋在过去气候变迁中扮演的角色,有助于我们预测未来气候的变化以及对其带来的冲击做万全的准备。

美国科学家在《自然》期刊上提出报告显示,他们发现了古气候的证据:当全球气温下降,可能造成高纬度的海水分层(stratification)现象,并且将二氧化碳留存在深层海水中,使得大气中的二氧化碳含量减少,增强全球冷却效应。

在大约3000万年前(第三纪中期),冰期再次出现。过去的研究指出,造成这次地表降温的因素,除了地球的轨道变化减少地表接收的太阳辐射量之外,大气中二氧化碳浓度下降可能带来加成的效果,一般认为高纬度的海洋在此时扮演着举足轻重的角色。

海洋中的浮游植物吸收溶解在水中的二氧化碳进行光合作用,借着生物呼吸作用以及当生物死亡分解后,二氧化碳会被重新释放到水层中,只有少部分的生物粪粒或残骸会沉入深海,使得二氧化碳转化为其他形式的碳留存在深海中,增加海洋的总碳量。因此,海洋生物如同泵一样,将碳从表层海水传送到深海,再借着海水的垂直混合作用,将二氧化碳(也包含一些营养盐)往上传送并重返大气。

科学家认为海水的密度分层会阻断二氧化碳往上传送的过程;海水的分层现象主要受温度与盐度控制,低纬度的海洋因表层温暖的海水而产生分层作用,使密度随深度增加,造成海水垂直对流不明显。至于高纬度的海洋,由于表层温度低,海水对流混合,使得现今高纬度海洋成为向上输送二氧化碳的主要管道。

普林斯顿大学的Daniel M。sigman与同事,找到了支持在270万年前高纬度海水分层的证据。他们分析取自北太平洋副极区(SubarcticNorth Pacific Ocean)与南极海的ODP(Ocean Drilling Program)钻井岩心,比较两处蛋白石质的微体生物化石累积量(biogenico palaccumulation)

及沉积物的氮同位素含量变化(代表营养盐的多寡)。

结合两项观测,科学家认为生物化石累积量的减少,来自营养盐的供应量下降,而营养盐则受制于海水的分层。科学家认为造成冰河时期高纬度海水分层的原因,主要受到盐度的控制:当温度逼近冰点时,海水密度受到盐度变化的影响会大于温度变化。因此,在冰河时期容易因降水、蒸发多寡及海冰的消长,导致盐度改变而造成海水分层,结果将使水层中二氧化碳无法重回大气,造成大气中的二氧化碳浓度下降。

Woods Hole海洋研究所的Roger Francois表示,这个研究其实过度简化了造成全球冷却的因素。然而它的确提供了一个简单的机制,并贴切地说明了过去的一段气候变迁。哲学家齐克果说:“表象如浮标,本质如鱼钩”,我们期待科学家在复杂的古气候研究中,洞察海洋在过去气候变迁扮演的角色,这将有助于预测未来气候的变化,好让我们为气候变化可能带来的冲击做万全的准备。