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【发现】太平洋最低含氧带OMZ正在扩大
2023/1/17 17:52:00 本站

低氧水域在世界海洋中绵延数千英里。这些“最低含氧带”(Oxygen Minimum Zones)中最大的位于北美和南美的太平洋海岸,以墨西哥海岸为中心。

一直以来,气候模型还无法预测最低含氧带是否会因气候变化而扩大或缩小,部分原因是最低含氧带由两个相反的过程产生:海洋环流提供的氧气和海洋生物使用的氧气。

日前,普林斯顿大学的生物地球化学海洋学家Laure Resplandy领导的研究团队成功预测,到本世纪末,地球上最大的太平洋最低含氧带的边界将扩大200万立方英里(约800万立方公里)——既向海面延伸,也向海岸延伸。该研究发表于《美国地球物理学会进展》(AGU Advances)。

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图片:太平洋最低含氧带模型图。核心(紫色)几乎没有氧气,正在收缩,低氧外层(橙色)正在膨胀,过渡区(粉红色)。图源:Julius Busecke,Bane Sullivan

Resplandy说,这种现象有两个重要原因。首先,随着氧气水平下降,重要经济物种如金枪鱼和螃蟹等将无法觅食、游泳或繁殖,除非它们迁移到氧气更多的海洋区域。这对海洋沿岸附近的生态系统以及依赖它们的行业(从渔业到旅游业)具有重大影响。其次,最低含氧带是一种主要温室气体一氧化二氮的重要来源。

研究团队的成功预测不仅是因为使用最新模型,耦合模式比较计划6 (CMIP6)。最关键的是要理解最低含氧带不是均匀的,而是“像洋葱一样”有不同的层,这些层对不断上升的温室气体做出不同的反应。

从根本上说,最低含氧带是由外层和内芯组成的。研究表明,最低含氧带的核心将收缩,而其外层将膨胀。

在之前的工作中,最低含氧带的变化是通过中间层来评估的,在膨胀的外层和收缩的核心之间,只发现了很小的变化——有时是正的,有时是负的。变化接近于零,不同的模型显示出相互矛盾的趋势。研究人员曾认为这是气候模型的原因,但现在这个问题更加清晰,因为外层和核心的变化趋势是不同的。

研究人员说:“我们开始采用更全面的方法,研究这些不同“洋葱皮层”的演变,发现外层对生态系统最重要,核心对一氧化二氮的产生更重要。”

新的分层框架解决了多年以来的困惑。“15年来,我们一直在围绕着同一个难题:随着全球变暖,海洋正在失去氧气,所以我们预计最低含氧带会扩大,但我们的气候模型显示出不一致的趋势,所以我们不知道对生态系统和一氧化二氮的影响会是什么。”Resplandy说,“提出分层框架需要做大量工作,但我很高兴我们终于弄清了未来最低含氧带的预测”。

研究模型显示,如果温室气体排放持续居高不下,到2100年,热带太平洋最低含氧带将可能会向地表扩张5到50米(16到160英尺)。而随着外层的扩张,最低含氧带的核心(含氧量最低的地方)将会收缩。

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图源:CC0 Public Domain

这是一个小小的好处。最低含氧带核心会产生一氧化二氮,所以收缩可能会限制这种温室气体释放到大气中的量。

巧合的是,今年早些时候,普林斯顿大学Danny Sigman实验室的古海洋学家发现,在1500万到5000万年前的温暖时期,海洋低氧带导致了一氧化二氮的减少。他们利用已经灭绝的微小生物来计算当时的氧气和氮气水平。这个独立于气候模型的研究结果也支持了上述发现。

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

编译 | Sara 审核 | Daisy