近日，《美国国家科学院院刊》发表了一项由美国俄勒冈州立大学Wendt教授带领国际研究团队完成的突破性研究成果。该研究通过分析南极冰芯中的气体成分，首次高分辨率地记录了过去6万年间大气二氧化碳（CO₂）浓度的变化，并揭示了南大洋在快速气候变化中的重要作用。
末次冰期发生在大约11.7万至1.2万年前，期间地球气候经历了频繁的冷暖交替。研究人员特别关注了被称为Heinrich事件的一系列剧烈冷事件，这些事件因北大西洋冰盖崩塌导致大量冰山排放而得名。科学家们发现，在这期间发生了四次显著的CO₂浓度快速上升现象，其中最引人注目的是约3.95万年前的第四次Heinrich事件，当时CO₂浓度在短短55年内增加了14 ppm。
为了验证这些观察结果，研究团队使用了一个包含同位素信息的全球大气环流模型(iCAM5)进行了模拟实验。模型成功再现了观测到的δ¹⁸O和氘过量的变化模式，进一步支持了南极海洋在CO₂浓度增加过程中所起的作用。
随着人类活动持续影响全球气候系统，南半球西风带预计会继续加强，这可能削弱南极海洋对CO₂的吸收能力，进而加速全球变暖的趋势。因此，理解南极海洋如何响应CO₂变化对于预测未来的气候变化至关重要。这项研究提醒我们，地球气候系统的各个部分相互关联，任何一个区域的变化都可能对全球气候产生深远的影响。
论文信息：Kathleen A. Wendt et al., "Southern Ocean drives multidecadal atmospheric CO₂ rise during Heinrich Stadials," PNAS, May 13, 2024, 121 (21) e2319652121; DOI: 10.1073/pnas.2319652121.
Heinrich事件是指在末次冰期期间，大约每隔7000到15000年发生的极端气候现象，主要特征是大量冰山从北美大陆冰盖（尤其是劳伦泰德冰盖）断裂并漂流入北大西洋。这些冰山携带的岩石碎屑随着冰山融化沉积于海底，形成了所谓的“ Heinrich层”。Heinrich事件对全球气候产生了显著影响，尤其是在北大西洋区域引发了温度骤降和海洋环流变化。例如，H1 Heinrich事件发生在大约16,000年前，它导致了东亚洲季风区快速降温约7-8℃，持续了近800年。科学家们认为，这种大规模的淡水注入可能扰乱了大西洋经圈翻转环流（AMOC），进而影响了全球气候模式。Heinrich事件的具体触发机制仍在研究中，但通常与冰盖不稳定性相关。此外，这些事件为理解过去气候变化提供了重要线索，并有助于预测未来可能发生的类似情况。
