我所海洋与气候研究中心薛亮副研究员等与美国特拉华大学Wei-Jun Cai教授等通过合作，在南大洋酸化机制研究方面取得了重要进展，其研究成果“Climatic modulation of surface acidification rates through summertime wind forcing in the Southern Ocean”于2018年8月13日在国际著名学术期刊《Nature Communications》在线发表(https://www.nature.com/articles/s41467-018-05443-7)。

海洋酸化会对海洋生物特别是珊瑚、有孔虫和贝类等的钙质骨骼或外壳的发育和生长产生不利影响，并进而可能危及整个海洋生态系统。尽管海洋酸化主要是由大气CO₂浓度升高引起的，但局地物理和生物地球化学过程可以显著减弱或加剧海洋酸化。确定这些调节海洋酸化的过程和因素对于准确预测未来海洋酸化的程度及影响十分重要。

受低温和上升流的影响，南大洋pH和碳酸钙饱和度较低，因此南大洋是最易因大气CO₂浓度升高而发生酸化的海域之一。作为南半球海洋气候变化主要模态的南大洋环状模（SAM），对南大洋酸化究竟有何影响，一直尚无定论。

薛亮副研究员等通过分析多源历史观测数据，发现在SAM增强时期的南半球夏季，极区（Antarctic Zone）海洋酸化速率明显快于单纯由大气CO₂浓度增加所致的酸化速率，而在亚南极区（Subantarctic Zone）情况则相反——其酸化速率慢于或相当于单纯由大气CO₂浓度增加所致的酸化速率；在SAM变化趋势不显著时期，极区海洋酸化速率相当于单纯由大气CO₂浓度增加所致的酸化速率，而亚南极区海洋酸化速率则明显快于单纯由大气CO₂浓度增加所致的酸化速率。 重要的是，在以上两种情况下海洋酸化速率均与风速变化速率呈现正相关关系(图1)，表明风速变化对南大洋夏季海洋酸化速率有着重要的调控作用(图2)。

图1 去除了大气CO₂增加信号的表层pH(a)和文石饱和度 (Ωarag, b) 的变化速率与1月份纬向风速变化速率的关系

他们的研究以SAM增强期间的极区为例，通过质量预算模型(mass balance model), 定量地给出了风生艾克曼输运、垂直混合、海-气CO₂交换以及生物活动等过程对酸化速率的贡献，进一步证实了风速变化在调控南大洋酸化中的主导性作用。该研究大大提高了对南大洋酸化机制的认识，为预测南大洋碳吸取和评估其对生态系统的影响提供了重要的理论依据。

图 2 正的SAM趋势期间风生艾克曼输运和垂直混合对酸化速率调控的示意图(a和b)及1月份南大洋表层 pH@7.45 和Ωarag@7.45的气候态分布(c和d)。其中黑色虚线表示正的SAM趋势前的混合层深度(MLD), 黑色实线表示正的SAM趋势期间的混合层深度。 

Climatic modulation of surface acidification rates through summertime wind forcing in the Southern Ocean.pdf