在最近两次冰川消融期间，南极绕极流的南移如何影响二氧化碳水平

碳循环在调节地球气候方面起着至关重要的作用。近年来，一个重要的海洋过程引起了人们的关注，那就是南极绕极流(ACC)的迁移，这是一条环绕南极洲的主要洋流。新的研究表明，在最近的两次冰川消融期（大约20,000至10,000年前）期间，南极绕极流向南迁移显著增强了海洋CO₂脱气，导致上一个冰河时代末期大气CO₂水平上升，这项研究抢到了洋流、风驱动的上升流和全球碳循环之间的动态关系。

什么是南极绕极流？

南极绕极流是世界上最大、最强大的洋流。它从西向东环绕南极洲，连接三大​​洋：太平洋、大西洋和印度洋。南极绕极流由强劲的西风驱动，其运动有助于调节整个南大洋的海洋热量、盐分和营养物分布。该洋流还在控制海洋和大气之间的气体交换（包括二氧化碳）方面发挥着关键作用。它的位置和强度在很大程度上受到气候因素的影响，尤其是南极洲的温度和冰层动态。

南极绕极流影响全球气候的能力在于它能够调节深层海水的上升流。这些深层海水通常富含营养物质和二氧化碳，当通过上升流被带到地表时，它们可以与大气相互作用。随着南极绕极流位置的改变，它会改变上升流的模式，从而可能增强海洋向大气中释放二氧化碳。

在最近的两次冰川消融期间，即从上一次冰期最大期过渡到当前全新世间冰期期间，南极绕极流的位置发生了显著变化。对海洋沉积物岩心和冰芯的研究表明，南极绕极流在冰河时期更偏向赤道，并在冰川消融结束时逐渐向南移动约6°。这种迁移与风向变化、海面温度和南极洲冰融化有关。

人们认为，南极绕极流向南迁移是深海碳释放增加的关键驱动因素，这种转变导致了上升流的增加，特别是在南极大陆架，释放了数千年来封存在海洋中的二氧化碳。在这些迁移过程中，二氧化碳的脱气可能是观测到的大气二氧化碳浓度增加的原因之一，而这反过来又在这些时期的全球气候变暖中发挥了重要作用。

南极绕极流向南迁移与CO₂脱气之间的联系

理解南极绕极流在碳释放中的作用的一个关键因素是风驱动上升流的概念。当风将地表水推开时，就会发生上升流，导致较深的水上升到表面来取代它们。这些深水通常营养丰富，但也可能含有大量溶解的二氧化碳，这是深海中微生物活动和有机碳分解的副产品。

当南极绕极流向南移动时，它会改变南大洋的风驱动上升流过程。特别是，与向南迁移相关的西风强度增加会增强深海水的上升流，将更多的碳带到地表。这一过程被认为导致了二氧化碳的大量脱气，特别是来自南大洋深处的二氧化碳，南大洋深处被认为是冰期人类活动类碳的主要储存库。

上升流的增加可能促进了二氧化碳从海洋转移到大气中，导致大气中二氧化碳浓度升高。这是冰川消融过程的关键组成部分，因为二氧化碳水平的上升与全球变暖直接相关，这标志着从冰川期气候向间冰期气候的过渡。

南极绕极流的迁移和相关的CO₂脱气并不是孤立的过程。它们是更广泛的碳循环反馈的一部分，包括大气、海洋、冰盖和陆地生态系统之间的相互作用。随着冰川消融期间大气CO₂浓度的增加，很可能导致全球变暖加剧，进而加速冰盖融化，降低地球表面的反照率，并进一步增加海洋和陆地来源的CO₂释放。

研究表明，海洋环流、风驱动过程和二氧化碳脱气速率之间的相互作用，南极绕极流向南移动期间从南大洋释放的二氧化碳可能促进了正反馈循环，加剧了变暖并加速了向全新世的过渡。

新的研究发现

一项新的研究用基于生物标记的南印度洋表面层温度梯度重建来追踪南极绕极流的运动。

研究发现，南极绕极流更偏向赤道，在冰川终止时向极地移动了约6°，这种迁移在冰期-间冰期大气二氧化碳变化中发挥了重要作用。向南迁移增强了海洋二氧化碳的脱气作用，导致冰川消融期间大气中二氧化碳含量升高。

研究发现，在过去两次冰川消融期间，南极绕极流向南迁移对二氧化碳从海洋释放到大气中产生了深远影响。环绕南极洲并连接各大洋的南极绕极流，推动着海洋环流并影响着深海水域的涌动。这些水域富含溶解的二氧化碳，当这些二氧化碳被带到地表时，它们会逸出到大气中，导致全球变暖。

随着南极绕极流向南移动，它很可能改变了南大洋的风驱动上升流，促进了深海中CO₂的脱气。这一机制在一定程度上解释了冰川消融期大气CO₂水平的上升，特别是从上次冰期到全新世的过渡期。这些变化在上一次冰河时代末期观察到的全球变暖中发挥了关键作用。

二氧化碳的脱气在南大洋最为明显，该地区在全球碳循环中发挥着关键作用。研究认为，南极绕极流的向南迁移改变了上升流区的地理环境，促进了在较冷的冰川时期被封存的深水中碳的释放。

研究还表明，地球轴倾斜影响南大洋风驱动上升流的强度和纬度范围，进而影响大气中的二氧化碳浓度。

思考

南极绕极流的哪些具体物理机制推动了其向南迁移过程中二氧化碳脱气增强？

与南极绕极流迁移相关的南大洋风驱动上升流的变化如何影响海洋储存或释放CO₂​​的能力？

南极冰盖的消退在促进南极绕极流向南迁移方面发挥了什么作用，以及这反过来又如何增强了CO₂脱气？

参考文献：Xuyuan E. Ai, Lena M. Thöle, Alexandra Auderset, Mareike Schmitt, Simone Moretti, Anja S. Studer, Elisabeth Michel, Martin Wegmann, Alain Mazaud, Peter K. Bijl, Daniel M. Sigman, Alfredo Martínez-García & Samuel L. Jaccard ，The southward migration of the Antarctic Circumpolar Current enhanced oceanic degassing of carbon dioxide during the last two deglaciations.  Communications Earth & Environment volume 5, Article number: 58 (2024) ，doi.s43247-024-01216-x

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