在南極羅斯冰架與維多利亞地之間的海域,零星分布著一些看似普通卻暗藏玄機的冰間湖。這些被海冰環繞的水域,正成為全球碳循環研究的新焦點。科研人員發現,這些面積僅占南大洋約3%的沿岸冰間湖,竟承擔著南大洋沉積物有機碳埋藏總量的近半壁江山,其碳封存能力在氣候變暖背景下呈現顯著增強趨勢。
作為地球最大的碳匯之一,南大洋每年吸收大量人類活動排放的二氧化碳。這些碳元素最終去向何處?能否實現長期封存?長期以來,科學家們試圖破解這個關鍵謎題。南極冰間湖作為海冰與開放海域的過渡地帶,因其獨特的物理化學環境,被視為追蹤碳元素遷移路徑的重要窗口。然而,極端的氣候條件和觀測技術限制,使得這片區域長期籠罩在科學迷霧之中。
由多國科研人員組成的聯合團隊,通過對南極86個沉積物柱樣的系統分析,成功構建出1.2萬年來高分辨率碳埋藏記錄。研究數據顯示,在氣候變暖的1.2萬年間,冰間湖的碳封存能力增長了9倍。特別值得注意的是,當前南極變暖速度達到全球平均水平的兩倍,這種趨勢可能使冰間湖在本世紀末的碳埋藏速率提升至現有水平的三倍。
氣候變暖與碳封存增強之間的關聯機制,源于冰間湖生態系統的連鎖反應。隨著海冰消融,開闊水域面積擴大,為浮游植物提供了更廣闊的生存空間。這些微小生物通過光合作用固定二氧化碳,其殘骸在沉降過程中與冰架融化釋放的細顆粒物結合,形成更易下沉的聚合體。這種"生物-礦物"協同作用,顯著提升了碳元素向深海輸送的效率。
研究發現,冰間湖增強碳吸收存在雙重路徑:一方面,溫暖氣候直接刺激浮游生物繁殖,提升初級生產力;另一方面,冰架底部加速融化釋放的細小礦物顆粒,為碳元素提供了天然保護層。這種獨特的雙效機制,使冰間湖在特定變暖范圍內發揮著氣候調節作用,其增強的碳封存能力可部分抵消人類活動導致的大氣二氧化碳濃度上升。
這項突破性發現對氣候模型構建具有重要啟示。科研人員強調,新一代地球系統模型必須納入冰間湖面積動態變化、生物地球化學過程及其氣候反饋機制等關鍵參數。這將有助于更精準地預測海洋碳匯能力演變,為制定應對氣候變化的國際策略提供科學依據。但專家同時警告,若變暖超出臨界閾值,可能導致冰間湖形成機制發生根本性改變,甚至引發冰架大規模崩解。










