环南极救世涡旋

汤家礼

环南极救世涡旋

汤家礼

南大洋是世界上第五个被确定的大洋，也是唯一一个完全环绕地球、没有被大陆分割的大洋。南大洋围绕着南极大陆，从地理上看属于太平洋、大西洋和印度洋南部的海域，以前一直被看作是太平洋、大西洋和印度洋向南极大陆的延伸，后因在那里发现了重要的不同洋流，国际水文地理组织才于2000年将其确定为一个独立的大洋。但由于南大洋不存在一个独立的大洋中脊，因此将它划作一个大洋是否恰当仍存在争议。又因其所处的特殊地理位置及其在极地和全球气候变化中所扮演的重要角色，使得南大洋成为研究海气相互作用和全球气候变化的一个重要地理单元。

科学家们一直致力于研究南大洋捕获大气中的二氧化碳的功劳，在十多年的研究过程中，不断有惊人的发现公诸于众。几年前，研究人员首次利用超级计算机模型重现了南大洋吸收大气中温室气体的过程。他们发现，这些被吸收的温室气体被输送到了南大洋的深海。这一发现，可以帮助气候学家们更好地理解地球碳循环中的这一关键环节。不过，这个过程中却存在着一个谜团。据估算，南大洋仅仅保留了其所吸收的二氧化碳总量的9%，那么，还有超过90%的其他温室气体究竟哪儿去了呢？

最新的研究表明，地球上有大约四分之一的二氧化碳被储存于海洋中，而其中又有40%被“深埋”于环绕南极大陆的南大洋。研究人员称他们已经揭开了导致全球变暖的碳元素是怎样被锁定在南大洋深部的奥秘。不过，在新发现的同时，他们也提出了警告：南大洋锁定碳元素这一过程的本身，也正受到气候变化的威胁。

这项研究由英国和澳大利亚的科学家共同完成。他们借助小型的深海机器人探头，采集了10年的数据，结果发现，除了南大洋上空的强风之外，涡流——这种平均直径能够达到100千米的巨型海水漩涡现象，也在将碳“埋入”大洋的过程中扮演了重要角色。他们认为，强风、涡流和南大洋洋流一起“用力”，形成了帮助碳沉到大洋深处的通道。

在大约1000米的深度，海洋可以将碳元素“锁住”长达数百至数千年。以前，科学家们一直都不清楚当碳元素溶解在表层海水中之后，又是怎样被运移到此深度的。他们曾经怀疑强风是造成这一结果的主导因素。在某些海域，强风掀起巨浪，推动着表层海水，并将它们“推入”海洋深处。事实上，研究人员发现，强风只是各种作用力之一。研究小组从20世纪90年代开始，调用从装载在科考船上的测量仪器所获取的温度、盐度和压力数据来对此进行研究。研究的焦点主要集中在南纬35度附近的部分南大洋海域。

最终他们得出结论，南大洋上的强风、涡流和巨大洋流共同作用，形成了一种宽达1000千米的通道，正是通过此通道，碳元素才得以以一种极其高效的方式，既“安全”又迅速地从海洋的表面“潜入”海洋深处。研究人员一共发现了5条此类通道，他们还发现，涡旋在运移碳元素的同时，还抵消掉了强风所造成的一种负面效果——由于海水被风强力扰动，储藏其中的碳会被释放出来，而涡旋会重新将它们“拉回”海水中。在意识到涡旋具有如此重要的价值之后，研究人员计划在未来的气候研究模型当中，加入“涡旋”这个重要因素。

虽然，能够发现涡旋在碳元素运移通道中的重大作用对于科学研究来说算得上是个好消息，但同时科学家们也担心，现在愈演愈烈的气候变化会给这些涡旋带来不可预期的影响。气候变化的因素，有可能会导致涡旋的停止，或者是使其加剧，但不管朝哪个方向变化，都有可能终结目前已经正常、高效运行的碳运移通道的作用。这将是海洋及气候面临的一个大灾难。

目前，研究小组还不清楚他们所发现的碳元素运移通道是否也存在于其他的大洋中，但是，有一点是可以确信的，南大洋作为地球上“能量最旺盛”的地方，涡旋在那里所起到的作用一定比任何其他地方都强。