近日，北極圈現(xiàn)32度罕見高溫，引發(fā)公眾對北極熊生存現(xiàn)狀的擔(dān)憂。殊不知，北極生態(tài)系統(tǒng)面臨的潛在威脅遠(yuǎn)不止于此。科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，全球氣候變化所誘發(fā)的北極快速變化將放大北冰洋海洋酸化。
自然資源部第三海洋研究所研究員陳立奇團(tuán)隊通過對歷次中國北極科考航次數(shù)據(jù)的集成與精細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)北極酸化水體以每年1.5%速度快速擴張，并預(yù)估酸化水體將在本世紀(jì)中葉覆蓋整個北冰洋。
酸化最嚴(yán)重的北冰洋
海洋酸化和全球變暖“禍出同因”，都源于二氧化碳過量排放。大氣中的二氧化碳溶于海水后形成碳酸，引起海水pH值和碳酸鈣飽和度下降, 這一過程稱為海洋酸化。
全球海洋酸化正以前所未有的速度在快速增長。據(jù)英國卡迪夫大學(xué)7月23日發(fā)布的最新研究結(jié)果，海洋酸化達(dá)到1400萬年未見的水平。目前全球表層海水的平均pH值為8.1，預(yù)計到2100年將下降到7.8，即意味著酸度將增加75%。
“這給海洋生物的生存帶來極大挑戰(zhàn)?！标惲⑵娓嬖V記者，海洋酸化所引起的碳酸鈣溶解，直接影響如貝類、甲殼類和棘皮動物等鈣質(zhì)生物，進(jìn)而破壞整個食物鏈。在pH值較低的海水中，為了保護(hù)自己，這些鈣化生物會長得越來越小、外殼越來越厚，它們作為餌料價值也會下降，這會對食用貝類養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)造成很大的打擊。
北極是全球?qū)夂蜃兓蠲舾械牡貐^(qū)，也是海洋酸化最嚴(yán)重的地區(qū)。“北冰洋是我們觀測到的第一個如此迅速且大范圍、長時間酸化加重的大洋，比在太平洋或者大西洋觀測到的結(jié)果要快4倍以上。”陳立奇說。
北極的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)非常簡單，但越簡單的生態(tài)系統(tǒng)卻越脆弱。北冰洋酸化的持續(xù)加劇，將對整個北極生態(tài)系統(tǒng)造成不可逆轉(zhuǎn)的損害。瑞典哥德堡大學(xué)的山姆·杜邦評價說：海洋酸化是北極這個已經(jīng)相當(dāng)脆弱的系統(tǒng)遭受的一個額外壓力源。
酸化海水大肆入侵
“想知道未來什么樣，看北極就知道了?！弊匀毁Y源部第三海洋研究所助理研究員祁第接受《中國科學(xué)報》采訪時表示，人類活動對全球變化的影響已經(jīng)接近并超過自然變化的強度和速率，北極首先感應(yīng)并放大了這種影響。
北極地區(qū)過去20年來的升溫幅度是全球平均升溫的2倍多。北極快速升溫導(dǎo)致了北冰洋海冰大量融化，每年夏季開闊水域達(dá)1000多萬平方公里，大量二氧化碳通過大氣進(jìn)入北冰洋，導(dǎo)致其上層水體的酸度升高。
與此同時，祁第表示，全球氣候變化和北極變暖引起了北冰洋環(huán)流和大氣模態(tài)異常，北冰洋海冰覆蓋面積快速后退誘發(fā)太平洋冬季水——攜帶“腐蝕性”的酸化海水大范圍入侵，“這是導(dǎo)致北冰洋酸化海水快速擴張的最主要原因”。
可以說，北冰洋的快速酸化是來自全球氣候變化的驅(qū)動。人類排放大量的二氧化碳，一方面被海洋吸收直接導(dǎo)致海洋酸化，另一方面導(dǎo)致全球變暖，北冰洋海冰快速融化，進(jìn)而驅(qū)動大氣-海洋環(huán)流異常，使酸化海水輻聚擴張。
那么，被認(rèn)為是全球海洋酸化“領(lǐng)頭羊”的北冰洋酸化水體是否會進(jìn)一步擴張？
陳立奇領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊基于過去20年來所有橫穿北冰洋的航次數(shù)據(jù)的精細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)酸化水體不僅在深度上而且在向北至北冰洋中心海區(qū)不斷擴張，酸化水體在垂向上所占的比例增長了6倍，平均每年增加1.5%。依據(jù)這個速率，預(yù)測酸化水體大約2055年將覆蓋整個西北冰洋。
國際合作應(yīng)對挑戰(zhàn)
就目前的研究而言，海洋酸化的后果仍難以預(yù)料。正如卡迪夫大學(xué)教授凱莉·李爾說的：要了解酸化對海洋生態(tài)系統(tǒng)意味著什么，需要長期的實驗室和實地研究。
歐盟、美國、加拿大、日本和韓國等的科學(xué)家都對北冰洋海洋酸化的研究給予了高度關(guān)注，并對陸架海域和南部海盆海水的酸化狀況、海冰融化、生物過程、太平洋冬季水入侵影響等進(jìn)行了研究。
祁第告訴記者，近年來，我國科學(xué)家也在Science、Nature Climate Change等國際期刊上發(fā)表了北冰洋海洋酸化研究的系列成果。
據(jù)了解，從1999年開始中國首次北極科考以來，我國始終堅持北極快速環(huán)境變化、氣候變化、碳循環(huán)的觀測研究，20年來獲取了大量與氣候變化、碳循環(huán)和海洋酸化相關(guān)的第一手高精度數(shù)據(jù)。
我國從2008年第三次北極科考時就與美國、歐盟簽署了關(guān)于共同研究海洋酸化的合作文件，此后的歷次北極科考，相關(guān)國家的研究人員都對這一問題進(jìn)行了持續(xù)的合作。值得一提的是，中美兩國海洋酸化的研究合作還被寫入了2016年第八次中美戰(zhàn)略與經(jīng)濟對話的成果文件。
北冰洋作為全球大洋研究最為匱乏的區(qū)域之一，在國際范圍內(nèi)協(xié)調(diào)北冰洋研究是非常必要的?！拔覀兲岢隽艘员北蠛捅碧窖笏峄癁橹攸c海區(qū)的觀測網(wǎng)計劃(nPAOA-ON), 希望以深入全面的科學(xué)研究服務(wù)于未來的區(qū)域管理和生態(tài)系統(tǒng)安全保障。”陳立奇說。
來源：科學(xué)網(wǎng)
