10月25日发表于《自然-地球科学》的一项国际研究显示，海洋表面细微的温度差异可以使更多的二氧化碳被吸收。
科学家们认为，海洋表层——厚度仅为0.01毫米、比头发丝还要细的薄表层水，通常比之下的水温度略低——应该会增加从大气中吸收的二氧化碳量。这是因为较冷的海水能更有效地吸收二氧化碳。这层水与更深了约2毫米的水层之间的气体浓度控制着大气和海洋之间的气体交换。理论和实验室研究提出，这种温差应会增加海洋对二氧化碳的吸收量，但这种情形之前从未在海上被成功观测到。
这项由英国埃克塞特大学作者牵头的新研究，使用精密的测量证实了海洋薄表层的温度确实有助于碳吸收。该研究实地开展于大西洋，结果显示该大洋每年吸收的二氧化碳量比之前以为的多出了达7%。作者们表示，这听起来似乎微不足道，但如果将其应用于所有海洋，则额外的碳吸收量相当于亚马逊雨林每年的森林生长所吸收碳量的1.5倍。
示意图显示大气-海洋二氧化碳通量受垂直温度梯度的调节。（Ford et al.《自然-地球科学》2024）
全球海洋吸收了大约四分之一的人类碳排放，减缓了气候变化，同时也损害了海洋，该研究的发现有助于加深对这些过程的理解。“我们的发现提供了测量结果，证实了我们对海洋表面二氧化碳通量的理论认识，”首席作者、埃克塞特大学生物和物理海洋学家Daniel Ford表示。
Ford等人的出自欧洲空间局两个项目的船舶观测数据，由二氧化碳通量系统收集，该系统测量了卷向海洋表面，又从海面卷走的空气中二氧化碳的微小差异，同时还进行了高分辨率温度测量。他们指出，迄今为止，对大气-海洋二氧化碳通量的全球估算通常忽略了近表面温度差异的重要性。
散点图显示按平均风速分组的3小时平均直接涡流协方差和间接整体二氧化碳通量的比较。（Ford et al.《自然-地球科学》2024）
“这项研究提供了现场观测证据，证明了在全球碳评估中采用整体方法计算海气二氧化碳通量时，应考虑由于忽略垂直温度梯度而引起的偏差误差，”作者们写道。“纳入垂直温度梯度减少了间接通量内的偏差，这反过来又提高了全球海洋二氧化碳汇估算的精度，而海洋二氧化碳汇估算的精度保持不变。”
“这一发现凸显了海洋水柱结构的复杂性，及其如何影响大气中二氧化碳的吸收，”共同作者、普利茅斯海洋实验室(PML)生物光学海洋学家Gavin Tilstone解释说。“随着我们不断完善气候模型和预测，了解这些微妙的机制至关重要。它强调了海洋在调节地球碳循环和气候方面的重要作用。”
Ford等人总结指出，他们的实地结果验证了理论、建模和基于观测的研究，所有这些研究都预测，考虑到近表面温度梯度将会增加对全球海洋二氧化碳吸收量的估算。考虑到海洋碳吸收的增加，可能需要对全球碳预算的量化方式进行一些修订。
（文/牛静美）
【参考来源：】
Ford et al.《近表面温度梯度导致的海洋二氧化碳吸收增强》《自然-地球科学》2024（开放获取）
https://doi.org/10.1038/s41561-024-01570-7
https://www.researchgate.net/publication/385241676_Enhanced_ocean_CO2_uptake_due_to_near-surface_temperature_gradients
https://news.exeter.ac.uk/faculty-of-environment-science-and-economy/sliver-of-cool-surface-water-helps-the-ocean-absorb-more-carbon/
