低氧水域在世界海洋中綿延數(shù)千英里。這些“最低含氧帶”(Oxygen Minimum Zones)中最大的位于北美和南美的太平洋海岸，以墨西哥海岸為中心。

(相關(guān)資料圖)

一直以來(lái)，氣候模型還無(wú)法預(yù)測(cè)最低含氧帶是否會(huì)因氣候變化而擴(kuò)大或縮小，部分原因是最低含氧帶由兩個(gè)相反的過(guò)程產(chǎn)生:海洋環(huán)流提供的氧氣和海洋生物使用的氧氣。

日前，普林斯頓大學(xué)的生物地球化學(xué)海洋學(xué)家Laure Resplandy領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)成功預(yù)測(cè)，到本世紀(jì)末，地球上最大的太平洋最低含氧帶的邊界將擴(kuò)大200萬(wàn)立方英里(約800萬(wàn)立方公里)——既向海面延伸，也向海岸延伸。該研究發(fā)表于《美國(guó)地球物理學(xué)會(huì)進(jìn)展》（AGU Advances）。

Resplandy說(shuō)，這種現(xiàn)象有兩個(gè)重要原因。首先，隨著氧氣水平下降，重要經(jīng)濟(jì)物種如金槍魚(yú)和螃蟹等將無(wú)法覓食、游泳或繁殖，除非它們遷移到氧氣更多的海洋區(qū)域。這對(duì)海洋沿岸附近的生態(tài)系統(tǒng)以及依賴它們的行業(yè)（從漁業(yè)到旅游業(yè)）具有重大影響。其次，最低含氧帶是一種主要溫室氣體一氧化二氮的重要來(lái)源。

研究團(tuán)隊(duì)的成功預(yù)測(cè)不僅是因?yàn)槭褂米钚履Ｐ?，耦合模式比較計(jì)劃6 (CMIP6)。最關(guān)鍵的是要理解最低含氧帶不是均勻的，而是“像洋蔥一樣”有不同的層，這些層對(duì)不斷上升的溫室氣體做出不同的反應(yīng)。

從根本上說(shuō)，最低含氧帶是由外層和內(nèi)芯組成的。研究表明，最低含氧帶的核心將收縮，而其外層將膨脹。

在之前的工作中，最低含氧帶的變化是通過(guò)中間層來(lái)評(píng)估的，在膨脹的外層和收縮的核心之間，只發(fā)現(xiàn)了很小的變化——有時(shí)是正的，有時(shí)是負(fù)的。變化接近于零，不同的模型顯示出相互矛盾的趨勢(shì)。研究人員曾認(rèn)為這是氣候模型的原因，但現(xiàn)在這個(gè)問(wèn)題更加清晰，因?yàn)橥鈱雍秃诵牡淖兓厔?shì)是不同的。

研究人員說(shuō):“我們開(kāi)始采用更全面的方法，研究這些不同“洋蔥皮層”的演變，發(fā)現(xiàn)外層對(duì)生態(tài)系統(tǒng)最重要，核心對(duì)一氧化二氮的產(chǎn)生更重要。”

新的分層框架解決了多年以來(lái)的困惑。“15年來(lái)，我們一直在圍繞著同一個(gè)難題:隨著全球變暖，海洋正在失去氧氣，所以我們預(yù)計(jì)最低含氧帶會(huì)擴(kuò)大，但我們的氣候模型顯示出不一致的趨勢(shì)，所以我們不知道對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和一氧化二氮的影響會(huì)是什么?！盧esplandy說(shuō)，“提出分層框架需要做大量工作，但我很高興我們終于弄清了未來(lái)最低含氧帶的預(yù)測(cè)”。

研究模型顯示，如果溫室氣體排放持續(xù)居高不下，到2100年，熱帶太平洋最低含氧帶將可能會(huì)向地表擴(kuò)張5到50米(16到160英尺)。而隨著外層的擴(kuò)張，最低含氧帶的核心(含氧量最低的地方)將會(huì)收縮。

圖源：CC0 Public Domain

這是一個(gè)小小的好處。最低含氧帶核心會(huì)產(chǎn)生一氧化二氮，所以收縮可能會(huì)限制這種溫室氣體釋放到大氣中的量。

巧合的是，今年早些時(shí)候，普林斯頓大學(xué)Danny Sigman實(shí)驗(yàn)室的古海洋學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在1500萬(wàn)到5000萬(wàn)年前的溫暖時(shí)期，海洋低氧帶導(dǎo)致了一氧化二氮的減少。他們利用已經(jīng)滅絕的微小生物來(lái)計(jì)算當(dāng)時(shí)的氧氣和氮?dú)馑健＿@個(gè)獨(dú)立于氣候模型的研究結(jié)果也支持了上述發(fā)現(xiàn)。

原文參看：https://phys.org/news/2023-01-pacific-ocean-oxygen-starved-omz.html

編譯：Sara

審核：Daisy

標(biāo)簽： 一氧化二氮 溫室氣體 生態(tài)系統(tǒng)