水文循环放大重塑大西洋变暖导致的氧气损失

海洋在调节地球气候方面发挥着重要作用，它充当着巨大的散热器，吸收大量太阳能，稳定全球温度。此外，它还是氧气的重要储存器，对海洋生物的生存和海洋生态系统的运作至关重要。然而，气候变化正在迅速改变海洋与大气和生物圈的互动方式，对氧气分布和海洋健康产生深远影响。

虽然全球海洋普遍观察到因变暖而导致的氧气损失，但大西洋的情况尤其引人注目，在某些地区，预期的变暖导致的氧气损失并没有发生，或者已被其他过程缓解。最近的一项研究揭示了水文循环放大如何重塑大西洋的氧气损失模式，为海洋通风、盐度变化以及气候驱动因素与海洋生态系统之间复杂的相互作用提供了新的见解。

了解水文循环及其放大

水文循环是指地球大气和地表系统内水的持续运动，它涉及蒸发、凝结、降水和径流等关键过程。水在海洋、大气和陆地之间不断循环，有助于维持全球热量和营养物质的平衡。

然而，随着气候变化加剧，水文循环经历了显著的放大，这一现象指的是这些过程的速率和强度的增加。具体而言，全球气温升高导致蒸发率增加，从而增加了大气中的水分含量，随之而来的是降水模式的变化，一些地区降雨增加，而另一些地区干旱。这些变化可能会影响海洋盐度和分层，有可能改变海水的循环和含氧量。

盐度变化是影响海洋氧合的水文循环放大的一个关键方面。在蒸发率高的地区，水会变得更咸，这可以增强深水的通风并有助于维持氧气水平。相反，在降水增加的地区，淡水会稀释地表水，降低盐度并抑制富含氧气的地表水混入更深的海洋层。

在亚热带大西洋，表层海水的淡化有助于减少海洋分层，改善深层海水的含氧量。相反，在亚极地地区，降水增加导致海水更淡，但盐度降低削弱了深层海水的通风，导致氧气消耗增加。

海洋中氧气的流失对海洋生物有着重大影响。随着氧气含量的下降，许多海洋生物，尤其是生活在深海的生物，被迫迁移到更浅、含氧量更高的水域，这可能导致重要栖息地的枯竭并破坏整个生态系统。在某些情况下，氧气的流失导致大多数海洋生物无法生存。近几十年来，这些低氧的区域面积和数量都在增加，主要是受气候变暖和营养物污染的影响。

新的研究发现

随着大西洋因气候变化而持续变暖，人们对其对氧气水平的影响的研究也越来越多。变暖降低了氧气在海水中的溶解度，使海洋生物更难生存，尤其是在较深的海洋层中。除了氧气溶解度降低之外，变暖还会导致海洋分层增加，水柱变得更加稳定的过程，这种分层减少了富含氧气的表层水与较深水的混合，加剧了较低深度的氧气损失。

一项新的研究采用观测数据分析和数值建模相结合的方法，评估了水文循环放大对大西洋氧气水平的影响。研究人员利用历史海洋学数据来确定氧气浓度和盐度的趋势。此外，他们开发并应用了海洋环流模型来模拟水文循环变化对氧气分布的影响，从而全面了解其中的机制。

研究发现，大西洋的氧气损失并不均匀，​​​亚极地地区经历了氧气流失，而亚热带地区在过去六十年中并没有发生重大变化。自20世纪60年代以来，全球海洋含氧量已下降约2%，如果不减少排放，到2100年，这一损失可能达到6%，不同区域氧气变化差异很大，有些区域氧气流失率高达40-50%​。

研究表明，水文循环的放大是对气候变化的响应，导致“咸水越来越咸，淡水越来越淡”的海面盐度模式，影响海洋通风。这意味着，盐化增强了亚热带模式水域（咸水）的通风，抵消了变暖导致的氧气损失；相反，淡化会降低亚极地深水区的通气量，加速氧气的流失。

这项研究有助于更深入地了解气候变化对海洋系统的多方面影响，强调需要建立能够同时考虑大气和海洋过程的综合模型来准确预测未来的变化。

思考

为什么某些地区的氧气流失率不同？哪些具体因素导致了这些差异？水文循环的长期变化将如何影响海洋含氧量和海洋生态系统？我们能否制定更准确的长期预测？海洋含氧量、海洋生物和气候变化之间的反馈机制是什么？海洋生态系统的变化如何进一步影响海洋含氧量？

参考文献：Allison Hogikyan, Laure Resplandy, Maofeng Liu & Gabriel Vecchi ，Hydrological cycle amplification reshapes warming-driven oxygen loss in the Atlantic Ocean.  Nature Climate Change volume 14, pages82–90 (2024)，doi.s41558-023-01897-w

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