北大西洋海平面快速恢复，大气中二氧化碳的去除如何影响海平面
大气中二氧化碳 (CO₂) 浓度升高引发的全球气候危机具有深远影响，其中最明显的后果之一就是海平面上升。虽然气候变化对全球海平面的影响已有详尽记录，但区域差异，尤其是北大西洋的差异，需要进一步探索。一项新的研究强调了一个关键现象——北大西洋海平面因大气中 CO₂ 去除而快速恢复。这一发现挑战了关于 CO₂ 水平与海平面上升之间线性关系的传统假设，表明 CO₂ 去除过程可能导致海洋环流和海平面动态发生剧烈的区域变化。
二氧化碳去除的背景及其对气候的影响
当前气候变化的主要驱动因素是大气中二氧化碳浓度的升高，这是人类活动（例如燃烧化石燃料、砍伐森林和工业生产）造成的。二氧化碳浓度的升高导致了全球变暖，并对海洋系统产生了相关影响，包括由于热膨胀和极地冰川融化导致的海平面上升。随着全球海平面持续上升，科学家们一直在探索各种方法来减轻或逆转这些影响，其中讨论最多的一种方法是大气中二氧化碳去除 (CDR)。
CDR 包括一系列旨在从大气中去除二氧化碳并将其安全储存或转化为其他形式的技术。直接空气捕获、海洋施肥和植树造林等策略已被提议作为潜在解决方案。虽然这些方法为应对气候变化提供了一种有希望的手段，但它们对区域气候系统（特别是海平面动态）的影响仍然知之甚少。
北大西洋海平面快速恢复的机制
影响北大西洋海平面动态的主要因素之一是大西洋经向翻转环流 (AMOC)。AMOC 是一个由温度和盐度差异驱动的大规模洋流系统，在热带和北大西洋之间的热量分布中起着至关重要的作用。它对于调节北美和欧洲的气候以及影响全球天气模式尤为重要。
AMOC 对地球气候变化高度敏感，温度、盐度和大气 CO₂ 的变化会影响其强度和稳定性。CO₂ 去除会触发 AMOC 恢复，进而加速亚极地北大西洋（ SPNA ）海平面的恢复。该过程的工作原理如下：随着大气 CO₂ 水平下降，海洋表面温度下降，导致海洋密度和盐度发生变化。这些变化有助于 AMOC 重新激活，进而影响北大西洋热量和盐的重新分布。
AMOC 的恢复对海平面动态具有重要意义。当 AMOC 增强时，它会加速热量和盐向高纬度地区的输送，这可能导致北大西洋部分地区的海平面下降。这种现象在理想化的气候模型中已经观察到，SPNA 的海平面迅速下降，下降速度是全球平均水平的 4.5 倍。这表明，二氧化碳的去除可能会导致海平面上升或下降的区域差异更加明显。
研究发现，北大西洋亚极地对二氧化碳水平的变化特别敏感，该地区的海平面恢复速度远快于全球平均水平。这一发现挑战了传统的气候模型，这些模型预测全球对二氧化碳去除的反应更为一致。SPNA 海平面的快速波动主要是由海洋环流的变化引起的，特别是 AMOC 对大气中二氧化碳变化的反应。
然而，SPNA 的这种快速恢复并不一定是整个北大西洋的普遍趋势。海洋条件（如洋流、水深测量和区域风向）的局部变化可能会改变不同地区经历海平面变化的方式。例如，与公海相比，地形复杂或海洋条件特定的沿海地区可能会经历更慢或更快的海平面变化。这些区域差异对于了解二氧化碳去除对沿海生态系统和人类人口的更广泛影响至关重要。
新的研究发现
一项新的研究进行了理想化的大气CO2上升和下降实验 ，以研究SPNA的海平面波动，这些实验使他们能够模拟二氧化碳水平的增加和减少对海平面的影响。
研究发现，在二氧化碳去除期间，SPNA 的海平面下降速度明显快于全球平均水平。具体而言，SPNA 海平面以每 100 年 0.64 米的速度下降，大约是全球平均海平面下降速度的 4.5 倍。
大西洋经向翻转环流 (AMOC)在推动这些快速变化方面发挥着至关重要的作用。随着 CO₂ 水平下降，AMOC 恢复，从而加速大西洋热量和盐分的重新分布。这种恢复与 SPNA 的海平面快速上升有关，这是由热量和盐分向北输送所驱动的。
SPNA 的海平面波动呈U 形曲线，随着 CO₂ 增加，海平面最初上升，然后在 CO₂ 去除过程中急剧下降。该研究强调了潜在的超调现象，即海平面变化在稳定之前可能会暂时超调，这表明反馈机制复杂。
这些发现对沿海和海洋系统尤其重要。SPNA 的海平面快速上升可能对沿海社区和生态系统构成风险，而 CDR 后观察到的快速恢复可能为稳定区域气候提供机会。
研究强调，北大西洋海平面的反应可能与全球趋势有很大不同，这强调了研究气候干预对区域的影响的重要性。具体而言，虽然预计未来几个世纪全球平均海平面将上升，但北大西洋可能会出现更快的下降或恢复，具体取决于二氧化碳去除工作的时间和程度。
思考
不同的 CO₂ 去除率和方法（例如直接空气捕获与海洋施肥）如何影响 AMOC 的恢复？是否存在阈值，超过该阈值 AMOC 的恢复会变得不稳定或导致超调现象？
海洋条件（例如洋流、水深测量）的空间变异性在多大程度上影响北大西洋因二氧化碳去除而产生的海平面变化？沿海地区海平面恢复的方式是否存在显著差异？
与全球海平面趋势相比，区域海平面对二氧化碳去除的响应如何？这些差异是否会对脆弱的沿海地区产生重大的地缘政治或环境影响？
参考文献：Sunhee Wang, Yechul Shin, Ji-Hoon Oh & Jong-Seong Kug，Fast recovery of North Atlantic sea level in response to atmospheric carbon dioxide removal. Communications Earth & Environment volume 5, Article number: 652 (2024)，doi.s43247-024-01835-4
申明：内容来源于海洋资源创作，未经允许，不得转载，海洋资源ocean-resource保留追究法律责任的权利。