环境 | 北冰洋为啥成为全球海洋酸化的“领头羊”？ - 海洋酸性化机制

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全球海洋酸化正以史前未有的速度在扩展着……

工业化前的5500万年全球平均海水pH值从8.3变到8.2，而从刚工业化（1840年）的8.2下降到2010年的8.1则只用了170年时间。预测今后每下降0.1个pH单位只需要20年时间，到本世纪末将会再下降0.3-0.4pH单位，即全球海水的平均pH值将突破8而掉到7.7，全球海洋酸化每变化一个0.1pH单位，正以亿年级到百年级再到本世纪的十年级的速度狂奔着。

海洋酸化是由于海洋过量吸收人为排放入大气的二氧化碳，源源不断供应着海水中碳酸向生成多余H+方向发生，过量增加二氧化碳，改变了海水碳酸盐系统缓冲能力，海水就会加速变酸。

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从1999年的中国首次北极科学考察开始，中国科学家就开展了北冰洋酸化和碳循环研究，集成了20年的观测数据，发现北冰洋酸化水体面积以每年1.5%的速率增长，预计到本世纪中叶酸化水将充满深达250米的整个北冰洋水体，其扩张速率比在太平洋或者大西洋观测到的结果还要快4倍以上。

北冰洋领跑着世界大洋的海洋酸化速度，被认为是全球海洋酸化的“领头羊”。

北冰洋这只“领头羊”，是在为应对气候变化而开展对北冰洋的碳汇能力的深入调查评估中被发现的。由于常年被海冰覆盖，北冰洋吸收大气中的碳长期被认为几乎为零。而近十几年来，随着海冰快速融化，尤其是对边缘海高生产力海域的深入调查发现，北冰洋是一个被忽略的全球重要的碳池，其潜力远远大于其面积——以只占全球大洋的3%的面积，吸收高达世界大洋的10%的碳。

北冰洋一方面大量吸收人为碳，同时也加快酸化速度，20年来其酸化过程的速率大大高于世界其他大洋。而如此高速的酸化速率的驱动机制则是由来自多种要素的相互作用协同发生的，如包括大气二氧化碳快速侵入对表层酸化、太平洋入流水对上层水体酸化、以及大西洋入流水对中下层水体酸化等扩展影响。

研究还发现，这样的快速酸化的机理是与全球气候变化紧密相关的。

北极地区是全球对气候变化最敏感的地区，过去20年来出现的快速变化，北极地区平均温度升高是地球平均升温的2倍多，北极快速变暖产生了放大作用而导致了北冰洋海冰快速融化，每年夏季三分之二面积的海冰融化，使开阔水域高达1000多万平方千米，比我国大陆面积还要大。预计到本世纪中叶，夏季整个北冰洋将达1350万平方千米无海冰，因此大量的人为二氧化碳通过大气进入北冰洋，导致上层水体的酸碱度降低。

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20年来，随着北冰洋海冰覆盖面积快速后退，北太平洋入流水量增加了50%，携带着北太平洋深层“腐蚀性”的酸化海水大范围地入侵到北冰洋表层，并与表层充分混合，导致250米以上水体进一步酸化。

另外，北大西洋的酸性水体，在向北冰洋输送过程中，促使中下层的水体酸化加强。模型预测表明，北冰洋中层会在2105年左右碳酸钙处于完全不饱和并持续约600年；而深部会在2140年左右碳酸钙处于完全不饱和且持续千年。因此，北冰洋的酸化将处于长达几百年乃至千年的长期不可恢复期。

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北冰洋快速酸化将对海洋生物造成重大影响，尤其是蛤蚌、贻贝、海螺等钙质外壳生物将更难形成或维持其外壳。翼足目类海螺是北冰洋食物链中重要的一环，是北极三文鱼和鲱鱼重要的食物，其总量下降将对北冰洋生态系统造成严重影响。

北冰洋酸化呈现“领头羊”作用，但其根源是北极变暖放大了海冰快速融化，大气二氧化碳增加及快速侵入表层水，太平洋和大西洋酸化水体输入北冰洋增加和快速扩张等全球变化的多因子协同作用结果，也与全球气候变化有紧密关系。因此，要扭住这只狂奔的“领头羊”，减缓全球海洋酸化的速度，治理的根本措施还是要以人类命运共同体为理念，坚定不移地执行《巴黎气候协定》，同心协力加强对气候变化威胁的全球应对，把全球平均气温比工业化前水平升高控制在2℃之内，并为把升温控制在1.5℃之内而努力。全球尽快实现温室气体排放达峰，本世纪下半叶实现温室气体净零排放。

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来源：科普时报

作者：陈立奇 自然资源部自然资源首席科学传播专家 闽江科学传播学者

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编辑：毛梦囡

终审：尹宏群

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