北極：海洋酸化“重災區”

　　日前，北極圈現32℃罕見高溫，引發公眾對北極熊生存現狀的擔憂。殊不知，北極生態系統面臨的潛在威脅遠不止于此。科學家研究發現，全球氣候變化所誘發的北極快速變化將放大北冰洋海洋酸化。

國際合作研究團隊在中國極地科考船前合影。祁第供圖

　　自然資源部第三海洋研究所研究員陳立奇團隊通過對歷次中國北極科考航次數據的集成與精細分析，發現北極酸化水體以每年1.5%速度快速擴張，并預估酸化水體將在本世紀中葉覆蓋整個北冰洋。

　　酸化最嚴重的北冰洋

　　海洋酸化和全球變暖“禍出同因”，都源于二氧化碳過量排放。大氣中的二氧化碳溶于海水后形成碳酸，引起海水pH值和碳酸鈣飽和度下降, 這一過程稱為海洋酸化。

　　全球海洋酸化正以前所未有的速度在快速增長。據英國卡迪夫大學近日發布的研究結果，海洋酸化達到1400萬年未見的水平。目前全球表層海水的平均pH值為8.1，預計到2100年將下降到7.8，即意味著酸度將增加75%。

　　“這給海洋生物的生存帶來極大挑戰。”陳立奇告訴《中國科學報》記者，海洋酸化引起的碳酸鈣溶解直接影響如貝類、甲殼類和棘皮動物等鈣質生物，進而破壞整個食物鏈。在pH值較低的海水中，為了保護自己，這些鈣化生物會長得越來越小、外殼越來越厚，它們作為餌料價值也會下降，這會對食用貝類養殖產業造成很大的打擊。

　　北極是全球對氣候變化最敏感的地區，也是海洋酸化最嚴重的地區。“北冰洋是我們觀測到的第一個如此迅速且大范圍、長時間酸化加重的大洋，比在太平洋或者大西洋觀測到的結果要快4倍以上。”陳立奇說。

　　北極的生態系統結構非常簡單，但越簡單的生態系統越脆弱。北冰洋酸化的持續加劇，將對整個北極生態系統造成不可逆轉的損害。瑞典哥德堡大學教授山姆·杜邦評價說：海洋酸化是北極這個已經相當脆弱的系統遭受的一個額外壓力源。

　　酸化海水大肆入侵

　　“想知道未來什么樣，看北極就知道了。”自然資源部第三海洋研究所助理研究員祁第接受《中國科學報》采訪時表示，人類活動對全球變化的影響已經接近并超過自然變化的強度和速率，北極首先感應并放大了這種影響。

　　北極地區過去20年來的升溫幅度是全球平均升溫的兩倍多。北極快速升溫導致了北冰洋海冰大量融化，每年夏季開闊水域達1000多萬平方公里，大量二氧化碳通過大氣進入北冰洋，導致其上層水體的酸度升高。

　　與此同時，祁第表示，全球氣候變化和北極變暖引起了北冰洋環流和大氣模態異常，北冰洋海冰覆蓋面積快速后退誘發太平洋冬季水——帶“腐蝕性”的酸化海水大范圍入侵，“這是導致北冰洋酸化海水快速擴張的最主要原因”。

　　那么，被認為是全球海洋酸化“領頭羊”的北冰洋酸化水體是否會進一步擴張？

　　陳立奇團隊基于過去20年來所有橫穿北冰洋的航次數據的精細分析，發現酸化水體不僅在深度上而且在向北至北冰洋中心海區不斷擴張，酸化水體在垂直方向上所占的比例增長了6倍，平均每年增加1.5%。依據這個速率，預測酸化水體大約2055年將覆蓋整個西北冰洋。

　　國際合作應對挑戰

　　就目前的研究而言，海洋酸化的后果仍難以預料。正如卡迪夫大學教授凱莉·李爾所說：要了解酸化對海洋生態系統意味著什么，需要長期的實驗室和實地研究。

　　歐盟、美國、加拿大、日本和韓國等國的科學家都對北冰洋海洋酸化的研究給予了高度關注，并對陸架海域和南部海盆海水的酸化狀況、海冰融化、生物過程、太平洋冬季水入侵影響等進行了研究。

　　祁第表示，近年來，我國科學家也在《科學》《自然—氣候變化》等國際期刊上發表了北冰洋海洋酸化研究的系列成果。

　　據了解，從1999年開始首次北極科考以來，我國始終堅持北極快速環境變化、氣候變化、碳循環的觀測研究，20年來獲取了大量與氣候變化、碳循環和海洋酸化相關的第一手高精度數據。

　　我國在2008年第三次北極科考時就與美國、歐盟簽署了關于共同研究海洋酸化的合作文件，此后的歷次北極科考，相關國家的研究人員都就這一問題進行了持續的合作。值得一提的是，中美兩國海洋酸化的研究合作還被寫入了2016年第八次中美戰略與經濟對話的成果文件。

　　北冰洋是全球大洋研究最為匱乏的區域之一，在國際范圍內進行協調研究是非常必要的。“我們提出了以北冰洋和北太平洋酸化為重點海區的觀測網計劃，希望以深入全面的科學研究服務于未來的區域管理和生態系統安全保障。”陳立奇說。