驱动海洋酸化的，并不只是二氧化碳 - 海洋酸化化学反应机制

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南极洲有环绕南极大陆的洋流，我们称之为南极绕极流。当南半球夏季西风增强时，洋流南侧水域的酸化速度要快于大气二氧化碳单独作用下的酸化速度，洋流北侧相反。那么，为什么会出现这种情况，这个现象又为什么非常重要呢？

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美国特拉华大学的Wei-jun Cai 教授最近在《自然·通讯》杂志上发表的文章解决了这些问题。参与这项研究的研究人员说：“南极洲的这种现象是西风驱动的结果”。这一理论基于科学家在塔斯马尼亚南部二十多年的观测数据。了解控制海洋酸化的成因对于预测未来海洋化学条件发生改变时，海洋生物和海洋生态系统将受到怎样的影响至关重要。由于南大洋从空气中存储二氧化碳的能力很强，因此也是研究这种机制的重要地区。

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南大洋是全球第四大海洋，拥有天然的低pH值，和饱和的霰石（一种碳酸盐矿物质用于形成海洋生物的壳）状态。这可能是由于南大洋的较低的海温（平均为零下2到7摄氏度）和各水层之间强烈的垂直混合。由于强烈的垂直混合，南大洋表层吸收的二氧化碳能很快的储存在深海区中，而不似低纬度海洋那样表层和深层之间存在巨大的温差，阻碍了表层和深层水的混合。

由于大气中二氧化碳的浓度持续增加，对于海洋酸化而言，南大洋的表层水是很脆弱的。无机碳化学研究员Cai说“南大洋是深海之窗。更好地理解海洋酸化的机制能帮助我们改善预测模式，这些预测模式可用于研究大气中的二氧化碳能在多大程度上被南大洋和其他海洋吸收。

主要调控南半球天气变化的是南部年度模式（SAM），随着SAM在两个极端之间的变化，气压的差异会使得南极洲周围的西风（或急流）带向北或南移动。当空气急流增强时（正SAM走向），它会向南极收缩；当空气急流减弱时（负SAM走向），则会向赤道扩展。为研究西风如何调节海洋酸化率，研究人员使用了1991年-2000年和2001年-2011年两个时间段（差异显著）在塔斯马尼亚岛南部得到的二氧化碳连续观测资料。研究人员认为酸化的增强是由于西风使更多的酸化水从高纬度水平输送到到赤道地区，从次表层垂直输送到表层。

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理论上，海洋中的二氧化碳与大气中的二氧化碳会同步增加。然而Cai解释道：“含有更多二氧化碳的、更深层的海水上升并与海洋环流模式或海洋不同水层混合物结合，会导致海水PH值和二氧化碳饱和度发生大幅变化。“尽管还存在很多的争议，但将两个十年的数据连起来，我们认为海洋的环流型确实会影响海洋酸化。” Cai说。

那么南大洋对于特拉华州又有什么影响？“南大洋是一个确实会改变深海二氧化碳信号的区域，因为它会快速地与深层海洋混合。因而，当风速导致不同的水层混合并改变环流型时，它确实会驱动对全球海洋来说非常重要的一些变化，并且最终可能会影响其他海域，包括大西洋。”

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编译：安谧 审稿：阿淼 责编：张梦

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期刊来源： 《自然·通讯》

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原文链接：https://www.eurekalert.org/pub_releases/2018-10/uod-whk100918.php

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