南極環極洋流曾經加速過，最近的研究結果證實它正在再次發生。它攜帶的水量是世界上所有河流總和的100 倍以上。它從海面延伸到海底，直徑達2000 公里。它連接著印度洋、大西洋和太平洋，在調節全球氣候方面發揮關鍵作用。

科學家們透過在地球最偏遠的水域鑽取沉積岩芯，提取了南極環極洋流530 萬年的記錄。在這裡，”JOIDES Resolution”號鑽探船在遙遠的東南太平洋上航行。圖片來源：Gisela Winckler

南極環極洋流圍繞著最南端的大陸不斷旋轉，是迄今為止世界上最強大、最具影響力的水流推動者。近幾十年來，它的速度一直在加快，但科學家一直不確定這是否與人類造成的全球暖化有關，也不確定環極洋流是否會抵消或放大氣候暖化的某些影響。

在一項新的研究中，一個國際研究小組利用地球上最洶湧、最偏遠水域的沉積物岩芯，描繪了過去530 萬年來ACC 與氣候的關係。他們的主要發現是在過去的自然氣候波動中，洋流隨著地球溫度的變化而變化，在寒冷的時候減慢速度，在溫暖的時候加快速度–這種加快速度助長了南極洲冰層的重大損失。這表明，隨著人類造成的氣候變暖，今天的加速現象將持續下去。這可能會加速南極洲冰層的流失，增加海平面，並可能影響海洋從大氣中吸收碳的能力。

這項研究成果剛發表在《自然》雜誌。

“這是地球上最強大、最快的洋流。它可以說是地球氣候系統中最重要的洋流，”研究報告的共同作者、哥倫比亞大學拉蒙特-多爾蒂地球觀測站的地球化學家Gisela Winckler 說，她是這次沉積物取樣考察的共同領導者。她說，這項研究”意味著南極冰層的退縮或坍塌在機理上與增強的ACC流有關，而這正是我們今天在全球變暖情況下觀察到的情景”。

JOIDES Resolution 號鑽探船上的新鮮沉積物岩芯。這些岩心顯示，暖流時期的洋流較為活躍，而寒流時期的洋流則較為緩慢。圖片來源：Gisela Winckler

大約3,400 萬年前，南極洲與更北邊的其他大陸塊被構造力分開，冰原開始堆積，這為形成ACC 創造了條件；研究人員認為洋流是在1200 萬到1400 萬年前以現代形式開始流動的。在持續西風的驅動下，由於沒有陸地阻擋，洋流以每小時約4 公里（2.5 英里）的速度順時針環繞南極洲（從地球底部看），每秒攜帶1.65 億至1.82 億立方公尺的水。

科學家觀察到，在過去40 年裡，南大洋上空的風力增強了約40%。除此之外，這加快了南極洲洋流的速度，並激發了其中的大規模漩渦，這些漩渦將相對溫暖的海水從高緯度地區向南極洲巨大的浮冰架移動，而浮冰架阻擋了更巨大的內部冰川。在南極洲的部分地區，尤其是西部，這些溫暖的海水正在侵蝕冰架的底部–這是冰架消融的主要原因，而不是氣溫變暖。

“如果把冰塊放在空氣中，它需要相當長的時間才能融化，」溫克勒說。 “如果把它放在溫水中，它就會迅速融化”。

這項研究的主要作者、德國阿爾弗雷德-魏格納研究所的弗蘭克-拉米說：「這種冰的損失可歸因於向南熱量輸送的增加。」更強的ACC意味著更多溫暖的深水到達南極洲的冰架邊緣”。

在強風的驅動下，南極環極洋流繞著南部大陸順時針旋轉。較熱的顏色代表較高的速度；紅點是鑽探地點。圖片來源：Gisela Winckler

透過一系列複雜的過程，環繞南極洲的海洋水域目前也吸收了人類排放到大氣中約40% 的碳。目前還不清楚南極大陸棚冰川融化過程的加速是否會影響到這一點，但一些科學家擔心會有影響。

來自十幾個國家的約40 名科學家參與了這項研究。在海上，研究人員搭乘”JOIDES Resolution”號鑽探船，在尼莫角附近收集了ACC的海底沉積物–尼莫角位於遙遠的太平洋西南部，是距離陸地最遠的地方，甚至距離小小的皮特凱恩群島也有2600公里。這次為期兩個月的巡航於2019 年5 月至7 月進行，正值劇烈的澳洲冬季，白天很少，高達20 公尺的海浪對船隻構成威脅。

鑽探船的船員將鑽桿從海面投放到海底約3600 公尺處。然後，他們鑽入海底，取出150公尺和200公尺長的薄沉積岩芯。隨後，科學家們利用先進的X 射線技術，對數百萬年來形成的沉積層進行了分析。由於較小的顆粒往往會在海流緩慢時沉澱下來，而較大的顆粒則會在海流湍急時沉澱下來，因此他們能夠繪製出ACC 流速隨時間變化的數十個變化圖。與過去1.2 萬年的平均流速相比–即自上一次冰河時期以來，包括人類文明發展的時期–寒冷時期的流速下降了一半，而溫暖時期的流速有時幾乎翻了一番。

透過先前對南極西部冰原的研究，他們將快速流動期與冰川的反覆後退聯繫起來。在這些時期中，冰川前進的時間較短。在長達530 萬年的記錄中，最溫暖的時期是上新世，大約在240 萬年前結束。在那之後是一個被稱為更新世的時期，數十個寒冷的冰川期與所謂的間冰期交替出現，此時氣溫升高，水流加速，冰川後退。目前，南極西部冰原的大部分被凍結在海平面以下的陸地上，因此極易受到溫暖海水的侵襲。如果它完全融化，全球海平面將上升約190 英尺。

研究人員在論文中寫道：「這些發現提供了地質學證據，證明隨著全球持續變暖，ACC 流量將進一步增加。如果這是真的，那麼未來隨著氣候變暖，ACC流量的增加將標誌著在儀器記錄中觀察到的模式的延續，並可能帶來負面影響”。

編譯來源：ScitechDaily