近日，国际知名地学期刊《Global and Planetary Change》以“The presence of the Tibetan Plateau lowers atmospheric CO2 levels via the Atlantic-Pacific carbon seesaw”为题，发表了海洋与地球科学学院杜金龙博士与合作者的研究成果，探讨了地形条件驱动的大洋经向翻转环流变化及其深海储碳效应。
经典的“高原隆升假说”提出：新生代以青藏高原为代表的一系列高原次第隆升，通过风化作用，消耗大气CO2，驱动了新生代全球气候变冷。然而，近年的数值模拟研究发现，青藏高原的出现，不但能驱动局地气候和大气环流的变化，亦可导致海洋经向翻转环流（MOC）模态剧变，呈现出由太平洋经向翻转环流（PMOC）主导向大西洋经向翻转环流（AMOC）主导的特征。由于MOC系统主导了海洋中热量、淡水和碳储库在各大洋盆之间的分配，因此由青藏隆升的地形因素所驱动的环流模态改变，有可能造成大洋储碳机制的变化，但其量级和机理都尚未厘清。
该研究借助先进海洋生物地球化学模式，在理想条件下模拟了“无青藏高原”（NTP）和“现代青藏高原”（MTP）两种地形条件下海洋碳储库的变化。结果表明：在NTP条件下，PMOC充分发育；而在MTP条件下，PMOC消失，大气CO2下降约16 ppm。进一步分析表明（图1），PMOC的消失有效阻止了太平洋深层水的混合，显著增强了太平洋深部的碳储存能力；其核心机制在于，构造尺度地形条件的演化改变环流模态，促成北太平洋发育了盐跃层，极大地抑制了深层水和表层水之间的碳交换，使太平洋深部成为一个更强大的碳汇。
图1. 模拟结果。(a)无青藏高原条件下，纬向平均溶解无机碳DIC 浓度 (填色)和盐度（等值线） (b) 现代青藏高原和无青藏高原场景的差值。左侧：太平洋洋盆北-南深度剖面，右侧：大西洋洋盆南-北深度剖面，居中：南极大陆和南大洋
论文第一作者和通讯作者为我院博士后杜金龙，合作者包括我院田军教授，美国国家大气科学研究中心胡爱学研究员，中科院大气物理研究所俞永强研究员、姜大膀研究员，以及中国气象科学研究院苏宝煌副研究员。该研究由国家重点研发计划，国家自然科学基金，海洋负碳排放国际大科学计划（ONCE）共同资助。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2024.104681