2022年9月29日，集美大學陳立奇與美國特拉華大學海洋系蔡衛(wèi)君共同通訊(祁第為第一作者，集美大學為第一單位)在Science 雜志在線發(fā)表題為“Climate change drives rapid decadal acidification in the Arctic Ocean from 1994 to 2020”的研究論文，該研究發(fā)現(xiàn)北冰洋快速酸化，其速率比其他海洋盆地高出三到四倍，其原因可歸結(jié)于十年時間尺度上海冰覆蓋的變化。海冰融化使海水暴露在大氣中，促進大氣二氧化碳的快速吸收，降低其堿度和緩沖能力，從而導致pH值和Ωarag急劇下降。該研究預測pH值將進一步下降，特別是在海冰退縮活躍的高緯度地區(qū)，而北極變暖可能會抵消未來Ωarag的下降。

　　據(jù)悉，這是集美大學首次在Science 發(fā)表研究成果。

　　在全球海洋中，人為產(chǎn)生的二氧化碳(CO2在海水pH值的基礎(chǔ)上根據(jù)總氫離子濃度標度 [pHT] 和Cal- 2的飽和狀態(tài)) 的增加導致碳酸鈣礦物文石(Warag)的產(chǎn)生，這一過程被稱為海洋酸化。盡管在低、中緯度海洋盆地和南大洋中觀測到由氣候引起的大氣和海洋環(huán)流變化驅(qū)動的海洋酸化的顯著區(qū)域和年代際變化，但長期海洋酸化率通常遵循大氣中CO2濃度增加所預測的趨勢。對于北冰洋，盡管數(shù)值模型預測酸化率較高，但基于觀測的地表水pHT和Warag變化的年代際率很低。

　　在過去三十年中，氣候變暖導致北極大氣-冰-海洋系統(tǒng)發(fā)生了顯著變化。這些變化包括：

　　1.海冰從20世紀90年代以前幾乎完全被冰覆蓋的狀態(tài)迅速退縮到加拿大盆地南部的無冰狀態(tài)和盆地北部的部分被冰覆蓋狀態(tài);

　　2.從20世紀90年代的氣旋環(huán)流模式轉(zhuǎn)變?yōu)楫惓５姆礆庑h(huán)流模式;

　　3.過去20年博福特環(huán)流的自旋上升。淡水儲量、太平洋夏季水流入、生物生產(chǎn)、分層、海氣二氧化碳交換和碳匯和營養(yǎng)線深度也有所增加，表層營養(yǎng)物質(zhì)和表層以下人為CO2儲量也有所減少。

　　此外，pHT和碳酸鈣飽和度條件也因這些變化而發(fā)生了很大的改變。例如，加拿大盆地是第一個探測到表層文石不飽和(即Warag < 1) 以及地下和中間水酸化的開放海洋盆地。因此，北冰洋被認為是全球氣候變化和海洋酸化的風向標。

　　這項研究通過使用從1994年至2020年的47次北極研究巡航收集的數(shù)據(jù)得出的pHT和Warag估算值，研究人員記錄發(fā)現(xiàn)長期海洋高速率酸化的趨勢和西北冰洋pHT和Warag下降導致的的盆地尺度空間擴張。

　　利用這個數(shù)據(jù)集，研究人員進一步研究了過去20年里海冰的消失和大氣CO2的增加是如何改變海洋表面碳酸鹽化學的，最終提出了“冰融化驅(qū)動的人為CO2酸化增強”機制來解釋如此快速的區(qū)域海洋酸化。

　　總的來說，該研究發(fā)現(xiàn)這種海冰的消失正導致地表水吸收更多的大氣二氧化碳，并推動北冰洋西部的快速酸化，其速率是其他海洋盆地的三到四倍，并歸因于融化導致淡水的加入以及由此導致海水的化學變化。

　　原文鏈接：

　　https://www.science.org/doi/10.1126/science.abo038