重建南极绕极流500万年变化历史 揭洋流与大气相互作用之密

重建南极绕极流500万年变化历史 揭洋流与大气相互作用之密

国立台湾大学地质科学系罗立副教授团队参与国际海洋发现计划（IODP）383号航次，在高纬度南太平洋地区执行海洋深钻工作。联合团队通过所取得的沉积物样本进行研究，重建了500万年来南极绕极流（Antarctic Circumpolar Current, ACC）的变化历史，并于2024年3月发表在《自然》期刊上。

ACC洋流对全球海洋与大气循环极为重要却缺乏长期研究

ACC为环绕南极大陆的主要环流系统，不仅是现今全世界最大的环流系统，通过海洋-大气的交换作用以及南极中层与底层水团的产生，使得ACC在全球的能量分布占有重要地位，影响着海洋的循环、全球气温与南极冰层的稳定性，在全球海洋环流系统以及深海碳储藏库上扮演关键角色。

从不同地区对ACC的观察记录显示，与古海洋学重建显示在更新世和间冰期的循环中ACC的位置和强度受到大气与海洋循环活动影响有地区异质性，但受限于地处遥远以及恶劣的天候（图二），使得自1950年代开展相关海洋深钻计划中，迟迟未有大型钻探船的航次前往研究，因此使得ACC缺少长时间尺度下的研究。

南太平洋沉积物岩芯显示ACC对不同气候条件有不同的反应

罗立教授以及国际研究团队从南太平洋沉积物岩芯中相关代用指标发现，几百万年以来ACC的强度并没有随着全球温度降低而产生线性趋势，反而在不同的时间尺度下针对不同的气候边界条件有不同的反应。在过去的5.3-2.58百万年的上新世（Pliocene）全球相对较暖的时期，ACC强度较强；另外ACC的强度与长时间的地球轨道周期（约40万年）所引起的日照量变化有密切关系，这很有可能与地球总体接收日照能量以及低纬度热带太平洋的变有关；最后，在过去的冰期-间冰期变化上，ACC在冰期时较弱，但是整体现范围较北，并且与全球大气二氧化碳下降有密切关系。

重建ACC五百年历史，作为未来全球暖化下洋流变化之参考

在全球海洋系统中，ACC在吸收热量、传输到低纬度的海洋系统中扮演重要的关键，在此基础上，此研究重建古海洋系统也能同时提供了对未来的全球气温的预测。综合以上观察，ACC在比全新世（Holocene）更暖的时期都呈现较强的趋勢，此一連結很有可能提供现代快速暖化的时期ACC的変化趋势带来地质时间尺度上的证据（图三）。如果此观察属实，未来ACC会随着气候暖化增加流量，如同仪器观察到的模式一样，未来可能对南大洋吸收人为二氧化碳的能力产生负面影响。

参考文献：

1. Lamy, F., Winckler, G., Arz, H. W., Farmer, J. R., Gottschalk, J., Lembke-Jene, L., … & Zhao, X. (2024).Five million years of Antarctic Circumpolar Current strength variability.Nature, 627(8005), 789-796.
2. 罗立教授及其合作团队研究荣登《Nature》(2024, March 28)。地球科学研究推动中心。 取自http://esrpc.ncu.edu.tw/public/tw/focus/focus_detail/1225
3. JOIDES ResolutionScience Operator (2019).IODP Expedition 383 Photo Gallery. International Ocean Discovery Program.https://iodp.tamu.edu/scienceops/gallery/exp383/
4. JOIDES ResolutionScience Operator (2019).Dynamics of Pacific Antarctic Circumpolar Current (DYNAPACC). International Ocean Discovery Program.https://iodp.tamu.edu/scienceops/expeditions/dynamics_of_pacific_ACC.html