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是福音还是灾难?南大洋正在吸碳,年吸碳量约比释放多5.3亿吨

 云霄ovnuryu5tu 2022-04-10

目前人类最担心的,就是由全球气候变暖而导致的各种极端灾害的出现,在意识到这个问题之后,人类也试图通过及时止损或清本溯源的方式来实现“自我救赎”。

除了要在源头解决导致温室效应的“罪魁祸首”即二氧化碳的排放之外,另外也在竭尽所能地解决或消灭已经徘徊在大气中的二氧化碳,这个过程虽然很漫长,也很艰难,但也不乏也有好消息传来。

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比如,NASA曾对地球二氧化碳含量变化进行了为期十年的跟踪和调查,气象卫星精准识别到在南纬50度以南的大洋的上空的某种奇怪现象,这里的二氧化碳含量似乎比观测到的其他地区要低,而且在夏季更加明显。

另外,科学家还观察到,每年都有大量二氧化碳飘至南极海上空,却又在这里销声匿迹,着实令人匪夷所思。

首先,南极海到底是何方神圣?

可能很多人对南极海并不熟悉,这点倒也很正常,毕竟我们以前接触到的地理书并没有对南极海的详细介绍,“南极海”被国际组织承认,那是后来的事情。

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南极海又叫南冰洋或南大洋,和北冰洋遥相呼应,早在2000年,国际水文地理组织就已经将其确定为一个独立的大洋,但因其无对应的中央海岭,并未被相关学界所认可,无法达成共识的争议,让这个早该被正名的大洋只能继续“默默无闻”得存在地球之上。

直到2021年6月,美国国家地理学会才向全世界公开宣布,他们承认这个环绕南极洲的大洋并将其冠名为南大洋,这条被称为世界上唯一环绕地球且未被陆地分割的大洋终于有了自己的“名讳”。

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南大洋其实是个特殊的“杂合体”,是由南纬50度以南的印度洋,大西洋以及南纬55度-61度的太平洋组合而成,面积只有2000多万平方公里,冬天整个大洋几乎完全结冰,而一到夏季,约有六分之一的南极冰会融化成海水,恢复南大洋波涛汹涌的原貌。

这也解释了南大洋夏季吸收二氧化碳的能力要比冬季强的原理,海洋吸收二氧化碳需要海水的参与,冰块虽也可以吸收部分的二氧化碳,但其效能远不及液态水,当然这里所指的,不是说二氧化碳会和海水产生直接的物理或化学反应,而是指海水能够捕捉空气中二氧化碳,并将其最终交由海洋“生物泵”消化。

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南大洋为何能够吸碳?有何玄机?

不管是森林还是海洋,这个吸收二氧化碳的过程通常被称为碳汇,南大洋只占世界海洋面积的25%左右,但其碳汇含量却占世界海洋总碳汇量的40%,南大洋的碳汇能力可见一斑。

是什么原因造就了南大洋这种超强的碳汇能力呢?关键因素就是西风

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西风带介于南北纬30-60度之间,因此世界上存在两条西风带,一条在北极,另一条就在南极,位于南半球的西风带,因其没有地形阻拦,摩擦力较小,西风就像是在光滑的镜子上行进一样,所以显得异常强劲,被称为“咆哮西风带”。

这些强劲的西风能够将中纬度地区的二氧化碳源源不断地吹向南大洋附近,虽然费雷尔环流也可能将二氧化碳刮回去,但其能力和西风相比着实式微,来到南大洋上空的二氧化碳,接下来需要面对的,就是等待它们已久的涡流。

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受到西风带的影响,南大洋附近产生了一条西风漂流,地球自转偏向力的存在会使洋流的流动方向产生些许波动,继而在海洋中形成直径约为100~300千米的中尺度涡旋,打开若干条深约1000米的通道。

一般而言,二氧化碳的密度比空气的密度要大,所以会下沉,飘浮在空气下端,大量二氧化碳可能直接被漩涡捕获,经由海洋通道进入海底深处,部分二氧化碳在遇到副极地低气压带的上升气流之后,会和其中的水气结合产生碳酸,最后又随雨雪落入到南大洋当中。

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但不管如何,来到这里的二氧化碳,大部分都逃不过被南大洋捕获的命运。

进入南大洋的二氧化碳,其最终也会有三个去向:部分二氧化碳会被南大洋中的生物泵吸收,比例较大的二氧化碳会在海洋的加压降温作用下,以固态的形式永久保留在大洋底部,形成干冰或甲烷冰,剩下的二氧化碳则会通过洋流或其他途径继续参与大自然的碳循环,有些最终又会回到赤道地区,但通常需要千年时间。

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这些关键因素共同塑造了南大洋鹤立鸡群的吞碳能力,那么,南大洋的吸碳量到底有多大呢?

南大洋的疯狂吸碳行为,会对地球产生什么样的影响?

据科学家进一步观测,南大洋不仅在疯狂吸碳,而且其吸碳量要远大于自身排放二氧化碳的含量,数值约为5.3亿吨。

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过去我们只知道,森林植物能够通过呼吸作用吸收二氧化碳,帮助人类缓解气候变暖的症状,因此被称为“地球之肺”,而现在科学又证实,海洋也是帮助人类解决温室气体的得力助手,其所发挥的效能并不亚于森林,被冠名为“碳吸存槽”。

理论上说,南大洋的吸碳行为会缓解地球的温室效应,可实际上,它的作用也不是特别大,那是因为,和人类每年排出的二氧化碳总量相比,南大洋的吸碳量只能算是小巫见大巫。

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最新数据显示,近几年全球二氧化碳排放量总量较稳定但也很庞大,除2020年碳排放量有所减少之外,2018~2021年全球碳排总量均在360亿吨左右。

而据NASA的最近研究表明,南大洋的吸碳能力在每年5.3亿左右,再加上全球所有森林能够吸收的二氧化碳总量也不到100亿吨,这就代表着,地球上还有大量的二氧化碳气体盘旋在上空,为温室效应发力。

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基于现实情况来说,目前全球气候变暖的趋势在整体加强,如2021年夏季,科威特部分地区出现了50多度高温,而我国同年平均气温比往年也要多出约1℃,俄罗斯部分城镇出现了超30℃高温,美国威斯康星大学气象学家马修·拉扎拉于2022年3月18日在东南极洲冰穹C-ii地区测出的温度为-10℃,要知道,这里的往年同期平均气温可是-43℃。

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有一个算是福音的好消息,就是科学家观测到南大洋的吸碳能力似乎比20世纪90年代又有所加强,虽然它无法帮助人类解决所有的温室气体,但至少也算是做出了巨大贡献,能解决一部分算一部分吧。

强弩之末的南大洋!

但是也不要高兴地太早,海洋的吸碳能力虽在不断加强,但也反向说明了一个严峻的问题,即人类排放的二氧化碳量在不断增加,况且南大洋的吸碳能力向来就远小于人类的排碳能力,这种超负荷的运转模式也会破坏南大洋的稳定性。

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科学家观测到的南大洋的吸碳能力正在逐步加强,除了是人类排放的二氧化碳气体在不断增加之外,还有一个重要的因素就是南大洋的海水正在逐步温暖化。

海水温暖化有一个好处,就是能够促进海洋生物泵的发展,根据百科解释,狭义的海洋“生物泵”就是指海洋浮游植物通过光合作用与呼吸作用能够对大气中二氧化碳浓度进行调节,海水温度上升,更加适宜这些浮游植物的生长。

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但别忘了二氧化碳的另一个作用,随着南大洋吸碳能力的加强,大规模二氧化碳进入海水中会形成大量碳酸,浮游植物最喜欢生活在中性或微碱性的环境中,而这种酸性物质本身就会削弱或者降低浮游植物的生长活性,同时还会破坏海洋中的生态系统,比如碳酸会腐蚀有壳生物的外壳。

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另外,二氧化碳在水中的溶解度随着温度升高而降低,海水升温,也就会削弱海水溶解二氧化碳的能力,气体分子运动速率加快,容易自水面逸出,就算是那些已经和水发生反应而产生的碳酸,最终也会在热温作用下通过其他途径逃逸出来,重新为温室效应散发出自己的“余热”。

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再者,凡事都有限度,南大洋不可能永无止境的为人类吸收二氧化碳,这种吸碳能力和速度的加强,其实也在说明南大洋吸碳饱和的那天正在步步逼近,这天可能是几十年后,有可能是几百年之后,虽然人类无法对其进行准确预估,但结合能量守恒定律及人类碳排放能力进行分析,这天迟早会到来。

南大洋吸碳,也可以说是地球开启的一种自救模式,如果行之无效的话,那最终就只能开启自毁程序了。

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那么,目前有什么好办法能够辅助或者拯救南大洋,使其能够更好地为人类解决温室气体效力呢?

二氧化碳或有了新“克星”,拯救南大洋的“生物泵”

科学家经研究发现,铁养分不仅是浮游生物的营养剂,而且富含铁养分的海域底部的沉积物中,其含碳量也大大超过其他海域底部的沉积物,另外,科学家还发现这种富含铁养分的海洋表面,其吸收二氧化碳的能力比其他海域要超出2~3倍。

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南大洋正是因为缺少这种铁养分,导致 浮游生物,包括海洋自身的其他吸碳能力受到限制。

2004年,一支由英国南安普顿海洋中心领导的国际调查小组对南大洋克雷泽群岛进行了为期一年的观察和调查。

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最终他们发现,克雷泽群岛附近约为12万平方公里的海域出现了大量浮游生物,而在这片海域的海底沉积物中检测到其中碳含量确实要超出其他地区,而且这种差异在1万年之前的全新世就已经出现。

科学家因此提出一套新的方案,既然含铁养分多的海域其吸碳能力更强,那么我们就可以通过人为的方式创造这种富含铁养分的海域,加强其的吸碳能力。

当然,囿于人类目前有限的技术,这种方案暂时还不能完全实施,不过,这也为人类未来治理全球气候变暖问题开辟了全新的思路,提供了一条新的途径。

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