不论全球变暖与否,二氧化碳水平威胁着海洋生物

就像一支粉笔溶解在醋中一样,带有硬壳的海洋生物也面临着由于海洋酸度增加而被溶解的危险。

随着海水吸收更多从发电厂和汽车释放到大气中的二氧化碳,海洋酸度正在上升。较高的酸度威胁着包括珊瑚和贝类在内的海洋生物,这些生物可能由于二氧化碳的化学作用而在本世纪晚些时候灭绝,即使地球变暖的程度低于预期。

伊利诺伊大学大气科学家Atul Jain,研究生Long Cao和卡内基研究所科学家Ken Caldeira的一项新研究表明,未来海洋酸化的变化在很大程度上与气候变化无关。研究人员在《地球物理研究快报》上接受发表并发表在其网站上的论文中报告了他们的发现。

“在我们进行研究之前,学术界曾猜测气候变化将对海洋酸度产生重大影响,” Jain said. “我们没有发现这样的影响。”

在以前的研究中,大气中二氧化碳含量的增加导致海洋pH值和碳酸根离子的减少,这两种物质都破坏了海洋生态系统。以前尚未研究的是气候变化与更高浓度的二氧化碳一起如何影响海洋化学和生物学。

为了研究高温和二氧化碳浓度可能导致的海洋化学变化,研究人员使用了称为综合科学评估模型的地球系统模型。该模型由Ja那教及其研究生开发,包括二氧化碳排放,气候变化以及海洋和陆地生态系统对二氧化碳的吸收之间的复杂的物理和化学相互作用。

在过去的两个世纪中,海洋表面的pH值已降低了约0.1。研究人员使用ISAM发现,如果二氧化碳排放量继续保持最终稳定在百万分之1000的水平,到本世纪末海洋pH将总共下降0.31。

在过去的200年中,大气中二氧化碳的浓度从百万分之275增至百万分之380。未经检查,到本世纪中叶,它可能超过550 ppm。

“随着二氧化碳浓度的增加,海水将变得更加酸性。这对海洋生物是个坏消息,” Cao said. “幸运的是,气候变化的影响不会进一步增加这种酸度。”

Jain说,海洋气候系统中内置了许多影响和反馈机制。“例如,由于温度对碳酸盐体系中反应速率的影响,温水会直接降低海洋的pH值。同时,较暖的水也吸收较少的二氧化碳,这使海洋的酸性降低。这两种气候影响相互平衡,因此对海洋pH值的净气候影响可忽略不计。”

向海洋中添加二氧化碳还会通过降低碳酸盐离子的利用率来影响碳酸盐矿物系统。碳酸钙用于形成壳。如果可用的碳酸根离子较少,则珊瑚和贝类的生长可能会大大减少。

“在我们的研究中,海洋酸度的增加和碳酸盐离子的减少都会发生,而与全球变暖相关的温度变化程度无关,” Jain said. “这表明,大气中二氧化碳浓度引起的未来海洋酸度变化在很大程度上与气候变化无关。”

那是好消息。然而,研究人员的发现使人们提出了许多工程计划,这些工程计划被提议作为缓解全球变暖的策略,例如将反射气球放到平流层中或在轨道上竖起巨大的阳伞。通过阻挡一些阳光,这些设备将产生冷却效果,以抵消因温室气体含量增加而引起的变暖。

“即使我们能够设法解决气候问题,我们也会陷入海洋酸化问题,” Caldeira said. “除非我们迅速减少二氧化碳的排放,否则珊瑚礁将成为渡渡鸟的前进之路。”

卡尔德拉说,在接下来的几十年里,我们可能会使海洋变得比过去几千万年都更加酸性。那是个坏消息。

伊利诺伊大学香槟分校



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