科學(xué)家揭示南極冰間湖是高效“碳捕手”

南極冰間湖——這片被南極海冰包圍的神秘、無冰水域，正扮演著遠(yuǎn)超其面積的碳封存關(guān)鍵角色。北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院王學(xué)軍教授、劉茂甸研究員領(lǐng)銜的國際研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，這些冰間湖是南大洋中被長期忽視的“超級碳匯”，而全球變暖正在顯著增強(qiáng)其碳儲存能力。相關(guān)成果日前發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《美國國家科學(xué)院院刊》。

研究團(tuán)隊通過分析271個沉積物樣本和86個巖芯的高分辨率記錄，構(gòu)建了迄今為止最完整的南極沿岸冰間湖沉積物數(shù)據(jù)庫，并量化了其碳儲存效率。研究發(fā)現(xiàn)，盡管南極沿岸冰間湖的總面積僅占南大洋約3%，卻貢獻(xiàn)了南大洋現(xiàn)代沉積物有機(jī)碳埋藏總量的約42%。其單位面積的碳埋藏速率分別是南大洋其他大陸架區(qū)域和深海的近8倍和90倍。其中，普里茲灣、龍尼和羅斯三大冰間湖系統(tǒng)的表現(xiàn)尤為突出，它們僅占南大洋總面積的約1%，碳儲存量卻占到整個南大洋的13%。“這就像發(fā)現(xiàn)了一些雖然面積不大，但工作效率極高的‘超級工廠’。”王學(xué)軍比喻道，“它們是名副其實(shí)的碳封存熱點(diǎn)。”

“更關(guān)鍵的是研究發(fā)現(xiàn)了氣候變化與冰間湖碳匯功能之間的緊密聯(lián)系。”劉茂甸表示，在過去12000年間，隨著全球氣候變暖，南極沿岸冰間湖的碳儲存能力增強(qiáng)了9倍，沉積物中的有機(jī)碳含量也增加了4倍。其機(jī)制在于，一方面，氣候變暖延長了冰間湖的無冰期、擴(kuò)大了開闊水域，促進(jìn)了浮游植物的生長；另一方面，氣候變暖導(dǎo)致的冰架融化不僅提供了營養(yǎng)物質(zhì)，其釋放的細(xì)微顆粒還能與有機(jī)碳結(jié)合，形成保護(hù)層，使有機(jī)碳在沉降過程中更不易被分解，從而被高效埋藏。

“這是一個有趣的發(fā)現(xiàn)。在南極冰間湖這個特殊環(huán)境中，氣候變暖反而激活了一個強(qiáng)大的自然碳儲存機(jī)制，這在一定程度上能夠形成應(yīng)對氣候變暖的負(fù)反饋。”團(tuán)隊成員周誠真表示，此前的氣候模型幾乎都忽略了這一重要碳匯過程，本研究為下一代地球系統(tǒng)模型更準(zhǔn)確模擬南大洋碳循環(huán)提供了關(guān)鍵支撐。

王學(xué)軍也指出，未來冰間湖的碳儲存功能仍面臨不穩(wěn)定性。例如，氣候變暖導(dǎo)致的海冰消失、淡水輸入增加，可能會影響水體垂直交換，反而抑制碳的儲存。“盡管南極冰間湖的碳儲存能力在增強(qiáng)，但僅靠自然過程還不足以抵消人類活動產(chǎn)生的二氧化碳排放。因此，積極減少溫室氣體排放，仍是應(yīng)對氣候變化的根本之道。”