環境 | 北冰洋為啥成為全球海洋酸化的「領頭羊」？
2020-09-04 中國科普網
海
全球海洋酸化正以史前未有的速度在擴展著……
工業化前的5500萬年全球平均海水pH值從8.3變到8.2，而從剛工業化（1840年）的8.2下降到2010年的8.1則只用了170年時間。預測今後每下降0.1個pH單位只需要20年時間，到本世紀末將會再下降0.3-0.4pH單位，即全球海水的平均pH值將突破8而掉到7.7，全球海洋酸化每變化一個0.1pH單位，正以億年級到百年級再到本世紀的十年級的速度狂奔著。
海洋酸化是由於海洋過量吸收人為排放入大氣的二氧化碳，源源不斷供應著海水中碳酸向生成多餘H+方向發生，過量增加二氧化碳，改變了海水碳酸鹽系統緩衝能力，海水就會加速變酸。
從1999年的中國首次北極科學考察開始，中國科學家就開展了北冰洋酸化和碳循環研究，集成了20年的觀測數據，發現北冰洋酸化水體面積以每年1.5%的速率增長，預計到本世紀中葉酸化水將充滿深達250米的整個北冰洋水體，其擴張速率比在太平洋或者大西洋觀測到的結果還要快4倍以上。
北冰洋領跑著世界大洋的海洋酸化速度，被認為是全球海洋酸化的「領頭羊」。
北冰洋這隻「領頭羊」，是在為應對氣候變化而開展對北冰洋的碳匯能力的深入調查評估中被發現的。由於常年被海冰覆蓋，北冰洋吸收大氣中的碳長期被認為幾乎為零。而近十幾年來，隨著海冰快速融化，尤其是對邊緣海高生產力海域的深入調查發現，北冰洋是一個被忽略的全球重要的碳池，其潛力遠遠大於其面積——以只佔全球大洋的3%的面積，吸收高達世界大洋的10%的碳。
北冰洋一方面大量吸收人為碳，同時也加快酸化速度，20年來其酸化過程的速率大大高於世界其他大洋。而如此高速的酸化速率的驅動機制則是由來自多種要素的相互作用協同發生的，如包括大氣二氧化碳快速侵入對表層酸化、太平洋入流水對上層水體酸化、以及大西洋入流水對中下層水體酸化等擴展影響。
研究還發現，這樣的快速酸化的機理是與全球氣候變化緊密相關的。
北極地區是全球對氣候變化最敏感的地區，過去20年來出現的快速變化，北極地區平均溫度升高是地球平均升溫的2倍多，北極快速變暖產生了放大作用而導致了北冰洋海冰快速融化，每年夏季三分之二面積的海冰融化，使開闊水域高達1000多萬平方千米，比我國大陸面積還要大。預計到本世紀中葉，夏季整個北冰洋將達1350萬平方千米無海冰，因此大量的人為二氧化碳通過大氣進入北冰洋，導致上層水體的酸鹼度降低。
20年來，隨著北冰洋海冰覆蓋面積快速後退，北太平洋入流水量增加了50%，攜帶著北太平洋深層「腐蝕性」的酸化海水大範圍地入侵到北冰洋表層，並與表層充分混合，導致250米以上水體進一步酸化。
另外，北大西洋的酸性水體，在向北冰洋輸送過程中，促使中下層的水體酸化加強。模型預測表明，北冰洋中層會在2105年左右碳酸鈣處於完全不飽和並持續約600年；而深部會在2140年左右碳酸鈣處於完全不飽和且持續千年。因此，北冰洋的酸化將處於長達幾百年乃至千年的長期不可恢復期。
北冰洋快速酸化將對海洋生物造成重大影響，尤其是蛤蚌、貽貝、海螺等鈣質外殼生物將更難形成或維持其外殼。翼足目類海螺是北冰洋食物鏈中重要的一環，是北極三文魚和鯡魚重要的食物，其總量下降將對北冰洋生態系統造成嚴重影響。
北冰洋酸化呈現「領頭羊」作用，但其根源是北極變暖放大了海冰快速融化，大氣二氧化碳增加及快速侵入表層水，太平洋和大西洋酸化水體輸入北冰洋增加和快速擴張等全球變化的多因子協同作用結果，也與全球氣候變化有緊密關係。因此，要扭住這隻狂奔的「領頭羊」，減緩全球海洋酸化的速度，治理的根本措施還是要以人類命運共同體為理念，堅定不移地執行《巴黎氣候協定》，同心協力加強對氣候變化威脅的全球應對，把全球平均氣溫比工業化前水平升高控制在2℃之內，並為把升溫控制在1.5℃之內而努力。全球儘快實現溫室氣體排放達峰，本世紀下半葉實現溫室氣體淨零排放。
來源：科普時報
作者：陳立奇 自然資源部自然資源首席科學傳播專家 閩江科學傳播學者
編輯：毛夢囡
終審：尹宏群
圖片來源於網絡
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