科学家通过在地球最偏远的水域钻探沉积物岩心，提取了530万年前南极环极流的记录。这里，钻探船JOIDES Resolution正在穿越太平洋东南部。来源:吉塞拉·温克勒
它的水量是世界上所有河流水量总和的100多倍。它从海洋表面延伸到海底，直径达2000公里。它连接着印度洋、大西洋和太平洋，在调节全球气候方面发挥着关键作用。
南极绕极流不断地绕着最南端的大陆旋转，是迄今为止世界上最强大、最重要的水动力。近几十年来，它一直在加速，但科学家们一直不确定这是否与人类引起的全球变暖有关，也不确定洋流是否会抵消或放大变暖的某些影响。
在一项新的研究中，一个国际研究小组使用了地球上最粗糙和最偏远水域的沉积物岩心，绘制了过去530万年中ACC与气候的关系。他们的主要发现是:在过去的自然气候波动中，洋流与地球温度同步移动，在寒冷时期减缓，在温暖时期加速——这种加速助长了南极洲冰的大量损失。这表明，随着人类活动导致的气候变暖，今天的加速将继续下去。这可能会加速南极洲冰的消耗，海平面上升，并可能影响海洋从大气中吸收碳的能力。
研究结果刚刚发表在《自然》杂志上。
当前观测和地质发现
“这是地球上最强大、最快的洋流。可以说，这是地球气候系统中最重要的洋流，”该研究的合著者吉塞拉·温克勒(Gisela Winckler)说。她是哥伦比亚大学拉蒙特-多尔蒂地球观测站的地球化学家，也是沉积物取样考察的共同负责人。她说:“这项研究表明，南极冰的退缩或崩塌与ACC流的增强有机械联系，这是我们今天在全球变暖的情况下观察到的一种情况。”
钻井船上的新鲜沉积物岩心。它们在温暖时期显示出更强劲的洋流，而在寒冷时期则显示出较慢的洋流。来源:吉塞拉·温克勒
ACC形成的条件大约在3400万年前，当时构造力将南极洲与更北的其他大陆块分离，冰盖开始形成;人们认为，这条洋流在1200万至1400万年前开始以现代形式流动。在持续的西风的推动下，没有陆地挡道，它以每小时4公里(2.5英里)的速度顺时针环绕南极洲(从地球底部看)，每秒携带1.65亿到1.82亿立方米的水。
科学家们观察到，在过去的40年里，南大洋上空的风的强度增加了大约40%。除此之外，这加速了ACC的速度，并激发了其内部的大规模漩涡，这些漩涡将相对温暖的海水从高纬度地区移动到南极洲巨大的浮动冰架上，后者阻碍了更大的内部冰川。在南极洲的部分地区，特别是在西部，这些温暖的海水正在吞噬冰架的底部，这是它们浪费的主要原因，而不是变暖的空气温度。
温克勒说:“如果你把冰块放在空气中，它需要很长时间才能融化。”“如果你让它接触温水，它就会迅速消失。”
该研究的主要作者、德国阿尔弗雷德·韦格纳研究所的弗兰克·拉米说:“冰的减少可以归因于向南方输送的热量增加。”“更强的ACC意味着更多温暖的深水到达南极洲冰架边缘。”
在强风的推动下，南极绕极流顺时针绕着南部大陆旋转。颜色越热代表速度越快;红点是钻探地点。来源:吉塞拉·温克勒
通过一系列复杂的过程，环绕南极洲的海水目前也吸收了人类排放到大气中的约40%的碳。目前尚不清楚ACC的加速是否会损害这一点，但一些科学家担心会。
这项研究涉及来自十几个国家的大约40名科学家。在海上，研究人员乘坐“JOIDES Resolution”号钻探船，在尼莫点附近的ACC下方收集海底沉积物。尼莫点位于太平洋西南端，距离陆地最远，甚至距离小小的皮特凯恩群岛也有2600公里。这次为期两个月的巡航于2019年5月至7月进行，当时正值南半球的严冬，几乎没有日光，高达20米的海浪威胁着这艘船。
船员们将一根钻柱从海面下放到3600米深的海底。然后，他们穿过海床，取出了分别为150米和200米的薄沉积物岩心。利用先进的x射线技术，科学家们随后分析了数百万年来形成的地层。由于较小的颗粒倾向于在水流缓慢时沉降，而较大的颗粒倾向于在水流快速时沉降，因此他们能够绘制出ACC速度随时间变化的分数。与过去12000年的平均流量相比，在寒冷时期，流量下降了一半，而在温暖时期，流量几乎翻了一番。
利用之前对南极西部冰盖的研究，他们将快速流动时期与反复的冰退缩联系起来。这段时期被更冷的时期所打断，冰川向前推进。在530万年的记录中，最温暖的时期是上新世，大约在240万年前结束。在那之后是更新世时期，几十个寒冷的冰期与所谓的间冰期交替，当温度上升时，水流加速，冰收缩。目前，南极西部冰盖的大部分地区都被冻结在海平面以下的陆地上，因此它极易受到温暖海水的入侵。如果它完全融化，将使全球海平面上升约190英尺。
研究人员在他们的论文中写道:“这些发现提供了地质证据，支持随着全球变暖，ACC流量进一步增加。”“如果这是真的，随着气候变暖，未来ACC流量的增加将标志着仪器记录中观察到的模式的延续，可能会产生负面后果。”
参考:《500万年南极环极流强度变化》作者:Frank Lamy、Gisela Winckler、Helge W. Arz、Jesse R. Farmer、Julia Gottschalk、Lester Lembke-Jene、Jennifer L. Middleton、mich
lle van der Does、ralph Tiedemann、Carlos Alvarez Zarikian、Chandranath Basak、Anieke Brombacher、Levin Dumm、Oliver M. Esper、Lisa C. Herbert、Shinya Iwasaki、Gaston Kreps、Vera J. Lawson、Li Lo、Elisa Malinverno、Alfredo Martinez-Garcia、Elisabeth Michel、Simone Moretti、Christopher M. Moy、Ana Christina Ravelo, Christina R. Riesselman, Mariem Saavedra-Pellitero, Henrik Sadatzki, Inah Seo, Raj K. Singh, Rebecca A. Smith, Alexandre L. Souza, Joseph S. Stoner, Maria Toyos, Igor M. Venancio P. de Oliveira, Sui Wan, Shuzhuang Wu和Xiangyu Zhao, 2024年3月27日，Nature。DOI: 10.1038 / s41586 - 024 - 07143 - 3
