一篇新论文提供了对南大洋碳循环中最重要的因素之一的见解，即“生物泵”，其中碳被表面的生物利用并转移到海洋深处，远离与大气接触。该研究由NOAA太平洋海洋环境实验室和夏威夷大学马诺阿分校的科学家撰写，发表在PNAS上。

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南大洋，也被称为南极海洋，在减缓气候变化的速度方面发挥着核心作用，估计吸收了人类产生的二氧化碳总量的40%(CO2)排放和大气中温室气体捕获的60%-90%的多余热量。了解南大洋如何吸收一氧化碳2是海洋学的首要任务之一，但南大洋偏远、恶劣的条件挑战了科学家准确描述碳循环发生方式的能力。

该科学团队由NOAA太平洋海洋环境实验室的Yibin Huang和Andrea Fassbender领导，并与UH Mānoa海洋与地球科学与技术学院(SOEST)海洋学助理教授Seth Bushinsky合作。他们检查了60年来从10多个自主剖面浮标收集的数据，以首次量化称为浮游植物的微小生物在南大洋CO中的作用。2通过它们产生不同类型的生物(由生物体带来)碳从大气中吸收。每种类型的生物碳对碳输出和一氧化碳交换都有不同的影响2在大气和海洋之间。

了解生物泵在海洋内部捕获了多少碳，以及这如何影响一氧化碳的含量2海洋吸收至关重要，因为生物碳在海水中的储存速率的变化可能导致更多的一氧化碳2留在大气中并可能影响气候变化的速度。

主要作者，在太平洋海洋环境实验室工作的海洋和大气研究合作研究所科学家黄说，同时监测生物活动产生的三种不同类型的碳对海洋学家构成了长期挑战。他说，由于传统方法的复杂性，科学家通常将总碳产量视为一个黑匣子。

“我们的研究应用了一种最近开发的方法，以具有成本效益的方式和海洋盆地规模估计不同生物碳库的生产和出口，以监测海洋生态系统的功能及其对未来气候变化的反应，”黄说。

浮游植物如何从大气中吸收碳

通过南纬35°以南独特的南大洋环流，物理和生物过程的相互作用塑造了影响全球海洋内部的区域生物地球化学。南极环极洋流以南的上升流使富含溶解无机碳的深水与大气接触。深水也富含营养，为生物活动提供燃料，在春季和夏季达到顶峰。浮游植物消耗溶解的无机碳，一些物种用它来制造它们的外骨骼，然后在它们死亡时将其运送到深处。

虽然浮游生物在这种丰富的冷水中繁衍，但它们无法充分利用可用的营养物质和在上升流过程中带到地表的溶解无机碳。一些溶解的无机碳在当地被释放到大气中。未使用的营养物质随后通过大规模循环被输送到赤道，为亚热带和热带地区的大部分生物生产提供燃料。南大洋碳循环的季节性模式是由冬季浮游植物生长放缓决定的，此时深水混合最为活跃。

本文着重量化了这些微小生物使用的溶解无机碳量，以及碳输出的自然过程如何影响现代海气交换CO。2.

微小的生物，巨大的碳汇

研究人员发现，有机碳生产每年捕获约3亿吨碳，相当于人类总排放量的四分之一左右，而颗粒无机碳生产减少了一氧化碳。2每年吸收约270.<>亿吨。南大洋从北到南产生的每种碳量的差异影响生物泵如何影响当地的海气一氧化碳2交换。

如果没有浮游生物在南半球生长季节消耗碳的作用，南大洋将成为一氧化碳。2科学家说，大气的来源。

浮游植物在现代南大洋碳汇中发挥的重要作用表明，了解生物碳生产的逐年变化对于理解整个南大洋碳汇的变异性可能至关重要，Fassbender说，他也是加州大学圣克鲁斯分校的兼职教授。

“扩大生物地球化学剖面浮标的全年持续观测将成为监测整个南大洋和全球生物泵的一种具有成本效益的方法，”她说。