太平洋南部源中间水和模态水在冰消期碳输送增强机制及其对大气CO2 升高的贡献

本研究揭示了南极中间水(AAIW)和亚南极模态水(SAMW)在末次冰消期作为高pCO2 /富营养水体的重要输送通道，通过多指标分析证实其加速北向流动促进了赤道东太平洋上升流区的CO2 释放。团队利用ODP 1233站位的底栖有孔虫碳同位素(δ13 C)、Mg/Ca温度计和分选粉砂粒度等数据，发现H1和YD事件期间AAIW/SAMW携古老碳向低纬度输送的现象，为理解冰消期大气CO2 阶段性上升提供了关键海洋动力学证据。

　　

在地球气候演变史上，末次冰消期（约18-11千年前）的大气CO₂
浓度骤升80 ppm，与全球3-6°C升温同步发生。这一过程呈现鲜明的两阶段特征：海因里希事件1期（H1, 18-14.6 ka BP）和新仙女木事件（YD, 12.8-11.5 ka BP）。尽管学界公认南大洋上涌是CO₂
释放的主要来源，但作为现代重要碳汇的南极中间水(AAIW)和亚南极模态水(SAMW)在冰消期的行为机制仍是未解之谜。

由Cyrus Karas等国际团队在《Nature Communications》发表的研究，通过东南太平洋ODP 1233站位（41°S, 838米水深）的高分辨率记录，首次揭示了AAIW/SAMW在冰消期碳循环中的双重角色。该站位恰位于现代AAIW/SAMW核心形成区，研究团队创新性地整合了四大类指标：底栖有孔虫Uvigerina peregrina的δ¹³
C（碳同位素）和δ¹⁸
O（氧同位素）、Mg/Ca比值温度重建、Ba/Ca营养盐指标，以及分选粉砂平均粒径(SS)这一古流速代用指标。

关键技术方法包括：1）对30 kyr沉积柱状样进行200年分辨率的生物标志物分析；2）建立基于底栖有孔虫Mg/Ca比值的温度方程；3）利用分选粉砂粒度(10-63 μm)反演古流速变化；4）结合DCESS地球系统模型模拟南大洋垂直交换过程；5）采用可变储库年龄校正的放射性碳定年框架。

结果部分
南太平洋AAIW/SAMW作为赤道东太平洋CO₂
增加的重要通道
底栖δ¹³
C在H1和YD期间分别骤降1.2‰和0.6‰，与南极冰芯记录的δ¹³
C大气值变化同步，但振幅达2-4倍，证实其源自深海古老碳库。分选粉砂粒径显示AAIW/SAMW流速在H1期间从14.25 μm增至16.25 μm，佐证了模型预测的南半球西风带(SWW)增强导致的北向输送加速。

SWW作为AAIW/SAMW变化的主要驱动力
底栖δ¹⁸
O_IVC-seawater
（冰量校正后）显示H1和BA/ACR末期出现1.3‰淡化事件，对应德雷克海峡GC-528站位的表层水冷却。这表明SWW极移增强时，南极淡水输入增加与深层冷水上涌共同塑造了AAIW/SAMW的低温低盐特征。

讨论与意义
该研究确立了AAIW/SAMW在冰消期碳循环中的"双向调节器"机制：现代作为人为碳汇的同一水团，在气候转型期却成为古老碳向北输送的高速通道。通过赤道潜流（Equatorial Undercurrent）的跨等密度面混合，这些富碳水体最终在秘鲁上升流区释放，解释了赤道太平洋站点1238记录的δ¹³
C负偏和pCO₂
升高现象。

更深远的是，研究揭示了气候突变事件中SWW-AAIW-CO₂
的正反馈循环：SWW增强→南大洋上涌加剧→AAIW/SAMW携古老碳加速北输→赤道上升流区CO₂
释放→大气温室效应增强→进一步强化SWW。这一发现为预测当代全球变暖背景下海洋碳循环响应提供了地质参照，特别是警示了南大洋碳汇功能可能发生的质变。