北極：海洋酸化“重災(zāi)區(qū)”
日前，北極圈現(xiàn)32℃罕見高溫，引發(fā)公眾對(duì)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?？茖W(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。
國(guó)際合作研究團(tuán)隊(duì)在中國(guó)極地科考船前合影。祁第供圖
自然資源部第三海洋研究所研究員陳立奇團(tuán)隊(duì)通過對(duì)歷次中國(guó)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(kuò)張，并預(yù)估酸化水體將在本世紀(jì)中葉覆蓋整個(gè)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(zhǎng)。據(jù)英國(guó)卡迪夫大學(xué)近日發(fā)布的研究結(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(jì)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《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者，海洋酸化引起的碳酸鈣溶解直接影響如貝類、甲殼類和棘皮動(dòng)物等鈣質(zhì)生物，進(jìn)而破壞整個(gè)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(huì)長(zhǎng)得越來越小、外殼越來越厚，它們作為餌料價(jià)值也會(huì)下降，這會(huì)對(duì)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)?！氨北笫俏覀冇^測(cè)到的第一個(gè)如此迅速且大范圍、長(zhǎng)時(shí)間酸化加重的大洋，比在太平洋或者大西洋觀測(cè)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(jiǎn)單，但越簡(jiǎn)單的生態(tài)系統(tǒng)越脆弱。北冰洋酸化的持續(xù)加劇，將對(duì)整個(gè)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)教授山姆·杜邦評(píng)價(jià)說：海洋酸化是北極這個(gè)已經(jīng)相當(dāng)脆弱的系統(tǒng)遭受的一個(gè)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(guó)科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)表示，人類活動(dòng)對(duì)全球變化的影響已經(jīng)接近并超過自然變化的強(qiáng)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兩倍多。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(shí)，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——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(kuò)張的最主要原因”。
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(huì)進(jìn)一步擴(kuò)張？
陳立奇團(tuán)隊(duì)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(kuò)張，酸化水體在垂直方向上所占的比例增長(zhǎng)了6倍，平均每年增加1.5%。依據(jù)這個(gè)速率，預(yù)測(cè)酸化水體大約2055年將覆蓋整個(gè)西北冰洋。
國(guó)際合作應(yīng)對(duì)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·李爾所說：要了解酸化對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)意味著什么，需要長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)室和實(shí)地研究。
歐盟、美國(guó)、加拿大、日本和韓國(guó)等國(guó)的科學(xué)家都對(duì)北冰洋海洋酸化的研究給予了高度關(guān)注，并對(duì)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。
祁第表示，近年來，我國(guó)科學(xué)家也在《科學(xué)》《自然—?dú)夂蜃兓返葒?guó)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年開始首次北極科考以來，我國(guó)始終堅(jiān)持北極快速環(huán)境變化、氣候變化、碳循環(huán)的觀測(cè)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(guó)在2008年第三次北極科考時(shí)就與美國(guó)、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(guó)家的研究人員都就這一問題進(jìn)行了持續(xù)的合作。值得一提的是，中美兩國(guó)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(jì)對(duì)話的成果文件。
北冰洋是全球大洋研究最為匱乏的區(qū)域之一，在國(guó)際范圍內(nèi)進(jìn)行協(xié)調(diào)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(diǎn)海區(qū)的觀測(cè)網(wǎng)計(jì)劃，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?！标惲⑵嬲f。
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