可以終結海洋生命的「沉睡的巨人」

 原文網址：https://news.ucr.edu/articles/2022/08/17/sleeping-giant-could-end-deep-ocean-life

陸地移動可以剝奪海洋裡的氧氣

By Jules Bernstein

在促使地球海洋充滿生命所需的氧氣這方面，有一項因素之前並未受到重視：陸地的位置。但陸地移動也能導致相反的效果，殺死海洋裡絕大部分的生物。

在阿拉斯加發現的深海水母。圖片來源：Hidden Ocean 2005

或許冰帽融化並非海流中斷的原因

 原文網址：https://news.wisc.edu/melting-ice-caps-may-not-shut-down-ocean-current/

威斯康辛大學麥迪遜分校主持的新研究表示，北極冰層融化造成海洋環流突然變化的關係上，我們用來模擬未來氣候的模型也許設定得太過敏感。

為什麼冰河期循環在一百萬年前突然增強？

 原文網址：https://news.climate.columbia.edu/2021/11/08/why-did-glacial-cycles-intensify-a-million-years-ago/

By Marie Denoia Aronsohn

大約一百萬年前地球發生了某件大事。公轉軌道變化對於地球氣候系統的影響出現了重大改變，這次事件被稱為「中更新世轉型期」(Mid-Pleistocene Transition, MPT)。在MPT之前，冰期與間冰期大概每41000年循環一次；在MPT之後，冰河期變得更加嚴酷，冷到足以讓北半球形成持續10萬年的冰層。這讓地球在人類時代之前一直處於規律的冰河期循環當中。

一項新研究認為一百萬年前，冰河開始更加牢固地附著在岩床，引發了冰期更長的循環。照片中從冰島Breiðamerkurjökull冰河流出來的冰塊正在往大西洋移動。(Kevin Krajick/Earth Institute)

揭開地球第一次大滅絕隱藏的秘密

 原文網址：https://thecollege.syr.edu/news-all/news-from-2021/uncovering-the-secrets-behind-earths-first-major-mass-extinction/

一組研究團隊最近發表在《自然―地球科學》(Nature Geoscience)的新研究，探討了奧陶紀晚期大滅絕的成因

By Dan Bernardi

我們都知道恐龍在一次大滅絕當中就此滅亡，但是你知道其實還有別的大滅絕事件嗎？過去總共發生了五次最為嚴重的大滅絕事件，合稱為「big five」，每次都是在一段特定的地質時期之中，當時地球上活著的所有物種至少有四分之三走入滅絕。在面臨現今全球暖化與氣候變遷的趨勢之下，許多研究人員相信我們可能正處於第六次大滅絕。

研究人員正在檢視一座海岸邊的奧陶紀岩石露頭，該地位於加拿大魁北克的安蒂科斯蒂島。圖片來源：André Desrochers/渥太華大學

北極海曾是冰棚之下的巨大淡水湖

 原文網址：https://www.awi.de/en/about-us/service/press/single-view/arktischer-ozean-bedeckt-von-schelfeisen-und-voller-suesswasser.html

北極海在過去十五萬年至少有兩度曾被厚達900公尺的冰棚覆蓋，而且裡面裝的都是淡水。這項發表在《自然》(Nature)期刊的驚人發現是阿爾弗雷德˙韋格納研究所和MARUM的科學家長期研究之下的成果。他們詳細分析海洋沉積物的成分之後，證實了至少在兩次冰河期的期間北極海和北海並不含海鹽；反之，當時它們被一層厚厚的冰蓋住，裏頭裝滿了大量的淡水。這些水接著可能會在很短的時間內釋放到北大西洋。之前對於這段期間的快速氣候動盪未能找到滿意的解釋，像這種突如其來的淡水輸入事件或許就是原因。

冰河期北極海與北極冰層的示意圖。冰河期海面降低的時候，北極海海盆與太平洋會完全停止交流，和北大西洋的交流則會劇烈減少，但本身仍會接收大量淡水。與外界的交換只能透過格陵蘭―蘇格蘭洋脊中狹窄的海道來進行。這三張照時間順序的圖分別代表了(1)北極海淡化的時期，接著是(2)當鹽水進入北極海會讓大量的淡水釋放到北大西洋，(3)鹽度以及溫度都比較高的大西洋海水接觸到北極冰層時，就會造成冰層突然融化。圖片來源：Martin Künsting

科學家發現冰山融化是冰河期一連串形成過程中的關鍵

 原文網址：https://www.sciencedaily.com/releases/2021/01/210113120656.htm

科學家聲稱他們找到了冰河期引發過程中的「失落環節」。

北大西洋流或許會在下個世紀暫時停止

原文網址：https://www.rug.nl/sciencelinx/nieuws/2019/12/north-atlantic-current-may-cease-temporarily-in-the-next-century?lang=en

北大西洋流或許會在下個世紀暫時停止

幸好在未來1000年內不會發生全面停擺

北大西洋流把墨西哥灣的溫暖海水帶到歐洲，使得歐洲西北部大部分的氣候相對來說較為溫和。但是科學家猜測格陵蘭的融冰以及過多的降雨，可能會中斷北大西洋流。格羅寧根大學和烏特勒支大學的科學家經由模擬顯示，由於北大西洋上空的降雨變化不會太大且較為短暫，因此洋流不可能會全面停擺。不過，未來一百年內仍有百分之15的可能性北大西洋流會暫時停止。這項結果於12月30日發表在期刊《科學報告》(Scientific Reports)。

上圖為北大西洋流。圖片來源：Sven Baars, University of Groningen

研究南極羅斯冰棚之下的融化模式得到了驚人發現

原文網址：https://blogs.ei.columbia.edu/2019/05/27/rosetta-ross-ice-shelf-melting/

研究南極羅斯冰棚之下的融化模式得到了驚人發現

By Marie Denoia Aronsohn

由許多研究機構合作進行的「羅塞塔冰層計畫」(ROSETTA-Ice project)，三年來調查了南極的冰層並蒐集各類資料，統整起來對羅斯冰棚得出了全新見解，包括它的結構與變化歷程。今日(5/27)發表於《自然―地球科學》(Nature Geoscience)的研究中，羅塞塔冰層計畫的團隊成員詳述他們如何發現過往形成的地質構造限制了海水流動的路徑。這項發現顯示羅斯冰棚未來消融的時候，當地的海流可能會有相當重要的影響。

羅塞塔冰層計畫的一部分是運用IcePod飛過南極羅斯冰棚上方。這個吊艙掛在LC130貨機的下方，其中含有的儀器在羅塞塔冰層計畫中相當重要。照片來源：Winnie Chu

潛藏在深海的碳造成過往的氣候模式轉變

原文網址：https://blogs.ei.columbia.edu/2019/04/08/carbon-deep-ocean-ancient-climate-switch/

潛藏在深海的碳造成過往的氣候模式轉變

大西洋環流減慢使地球陷入嚴寒之中

By Kevin Krajick

距今一百萬年前，當時維持已久、冰河期和暖期交替出現的氣候模式發生了重大變化：冰河期變得更長而且更加寒冷。科學家長久以來認為這跟一種重要的大西洋環流系統減緩下來有關，而且此系統今日又再次出現減緩的跡象。新研究探討了大西洋底的沉積物，發現環流的減緩，以及從大氣被帶到深海的碳大量累積於大西洋底，兩者之間有直接關聯。當環流系統全速運作，碳會以較快的速度滲回大氣；但在這段減速時期，碳卻淤積在大西洋深處。結果便是大氣中的碳減少了，地球溫度因而下降――這跟我們現在面臨的，因為人類把碳排放到大氣而造成的溫室效應正好相反。然而，就算環流目前的減緩趨勢持續下去，我們也不該期望這可以幫忙減少我們排放的碳――甚至還有可能造成反效果。這項研究由拉蒙特―多爾蒂地球觀測所的研究人員主持，結果刊登於本周的《自然―地球科學》(Nature Geoscience)期刊。

大西洋經向翻轉環流的簡單示意圖。大西洋經向翻轉環流會把溫暖的表層海水帶往北方，直到格陵蘭和北歐附近的海域(紅色箭頭)；接著，這些海水會下沉並往南流(黃色箭頭)，多數會在南大洋重新回到海水表層。來源：Francesco Muschitiello/拉蒙特―多爾蒂地球觀測所

太平洋的長遠記憶

原文網址：http://www.whoi.edu/news-release/the-long-memory-of-the-pacific-ocean 

太平洋的長遠記憶

歷史上的寒冷時期仍在太平洋深處上演

海洋有著超群的記憶力：太平洋深處的海水上次見到陽光的時候，神聖羅馬帝國的皇帝為查理曼大帝、中國由宋朝統治，而牛津大學才剛開辦第一門課程。在9至12世紀的那段時間，地球的氣候整體而言較為溫暖；接著在16世紀左右，地球進入了較為寒冷的小冰期。如今海洋表面的溫度又再次升高，但海洋深處知道現在的狀況嗎？

伍茲霍爾海洋研究所和哈佛大學的研究人員，發現太平洋深處的海水在溫度變化方面慢了好幾個世紀，還在適應小冰期的開端。雖然現在大部分的海洋都隨著氣候暖化而改變，太平洋深處卻可能會越來越冷。

WHOI的海洋物理學家Jake Gebbie表示：「這些相當古老的海水長久以來都沒有回到海洋表層附近，使得它們的記憶仍然停留在數百年前，當時歐洲歷經了史上最冷的幾個冬天。」以他為主要作者的這篇研究2019.1.4發表在期刊《科學》(Science)。

研究共同作者，哈佛大學地球與行星科學系的教授Peter Huybers補充：「氣候的變遷可以跨越各種時空尺度。某些區域性的暖化與冷化模式相當有名，像是小冰期和中世紀暖期。我們的目標是發展出一套模型，用來了解海洋內部的性質如何回應地表氣候的變化。」

模擬出來的結果讓他們大為驚訝。

Gebbie表示：「如果過去一千年來，海洋表面大部分的溫度整體來說是降低的，則海裡最不受當今暖化影響的部分可能仍在降溫。」

當然，這個模型不過是真實海洋的簡化版本。為了證實這項預測，Gebbie和Huybers比較了模型呈現的冷化趨勢以及海洋溫度的實際測量結果，包括了1870年代「挑戰者號」船上科學家的測量結果，以及1990年代「世界海洋環流實驗」做出的近期觀測。

挑戰者號是艘英國的木製三桅帆船，原本的設計是當作軍艦，之後卻成為第一艘用來進行現代科學考察的船隻，探索了全世界的海洋和海床。在1872年至1876年的航次期間，船上人員把溫度計下放至海洋深處，並在航海日誌中記下了超過5000筆的溫度測量結果。

Huybers說：「我們把這些歷史數據中的異常值給篩選掉，並仔細考慮許多方法來修正壓力對溫度計的影響，以及下放溫度計時麻繩拉伸造成的深度錯估。」

研究人員接著比較挑戰者號的數據和近代的觀測結果，發現全世界海洋的溫度大部分都升高了。這和預期中的相符，因為20世紀整個地球都在暖化；不過，在太平洋深處大約2公里的地方，溫度卻正在下降。

Gebbie表示：「模型預測結果跟觀測到的趨勢之間有很高的一致性，使我們很有信心地確定此現象是真實存在的。」

這項發現暗示了在現代的全球暖化開始之前的地表氣候變化，仍會影響到目前的氣候暖化程度。之前預估地球在上個世紀吸收多少熱量的時候，會先假設工業革命開始的時候海洋處於熱平衡的狀態。但是Gebbie和Huybers預計太平洋深處的冷化趨勢，使得20世紀海洋吸收的熱量必須要重新下修大約30%。

「要讓海洋跟擁有更多溫室氣體的大氣達到平衡所需的熱量，有一部份似乎早就存在於太平洋深處。」Huybers表示，「這項發現使我們有更大的動機瞭解中世紀暖期和小冰期的成因，進而對現在的暖化趨勢有更多瞭解。」

The long memory of the Pacific Ocean

Historical cooling periods are still playing out in the deep Pacific

The ocean has a long memory. When the water in today’s deep Pacific Ocean last saw sunlight, Charlemagne was the Holy Roman Emperor, the Song Dynasty ruled China and Oxford University had just held its very first class. During that time, between the 9th and 12th centuries, the earth’s climate was generally warmer before the cold of the Little Ice Age settled in around the 16th century. Now ocean surface temperatures are back on the rise but the question is, do the deepest parts of the ocean know that?

Researchers from the Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) and Harvard University have found that the deep Pacific Ocean lags a few centuries behind in terms of temperature and is still adjusting to the entry into the Little Ice Age. Whereas most of the ocean is responding to modern warming, the deep Pacific may be cooling.

“These waters are so old and haven’t been near the surface in so long, they still ‘remember’ what was going on hundreds of years ago when Europe experienced some of its coldest winters in history,” said Jake Gebbie, a physical oceanographer at WHOI and lead author of the study published Jan. 4, 2019, in the journal Science.

"Climate varies across all timescales,” adds Peter Huybers, Professor of Earth and Planetary Sciences at Harvard University and co-author of the paper. “Some regional warming and cooling patterns, like the Little Ice Age and the Medieval Warm Period, are well known. Our goal was to develop a model of how the interior properties of the ocean respond to changes in surface climate.”

What that model showed was surprising.

“If the surface ocean was generally cooling for the better part of the last millennium, those parts of the ocean most isolated from modern warming may still be cooling,” said Gebbie.

The model is, of course, a simplification of the actual ocean. To test the prediction, Gebbie and Huybers compared the cooling trend found in the model to ocean temperature measurements taken by scientists aboard the HMS Challenger in the 1870s and modern observations from the World Ocean Circulation Experiment of the 1990s.

The HMS Challenger, a three-masted wooden sailing ship originally designed as a British warship, was used for the first modern scientific expedition to explore the world’s ocean and seafloor. During the expedition from 1872 to 1876, thermometers were lowered into the ocean depths and more than 5,000 temperature measurements were logged.

“We screened this historical data for outliers and considered a variety of corrections associated with pressure effects on the thermometer and stretching of the hemp rope used for lowering thermometers,” said Huybers.

The researchers then compared the HMS Challenger data to the modern observations and found warming in most parts of the global ocean, as would be expected due to the warming planet over the 20th Century, but cooling in the deep Pacific at a depth of around two kilometers.

“The close correspondence between the predictions and observed trends gave us confidence that this is a real phenomenon,” said Gebbie.

These findings imply that variations in surface climate that predate the onset of modern warming still influence how much the climate is heating up today. Previous estimates of how much heat the Earth had absorbed during the last century assumed an ocean that started out in equilibrium at the beginning of the Industrial Revolution. But Gebbie and Huybers estimate that the deep Pacific cooling trend leads to a downward revision of heat absorbed over the 20th century by about 30 percent.

"Part of the heat needed to bring the ocean into equilibrium with an atmosphere having more greenhouse gases was apparently already present in the deep Pacific,” said Huybers. "These findings increase the impetus for understanding the causes of the Medieval Warm Period and Little Ice Age as a way for better understanding modern warming trends."

1.    原始論文：G. Gebbie, P. Huybers. The Little Ice Age and 20th-century deep Pacific cooling. Science, 2019; 363 (6422): 70 DOI: 10.1126/science.aar8413

引用自：Woods Hole Oceanographic Institution. "The long memory of the Pacific Ocean."

深海「陰影帶」如何困住世上最古老的海水

原文網址：http://www.su.se/english/research/research-news/how-a-shadow-zone-traps-the-world-s-oldest-ocean-water-1.356556

深海「陰影帶」如何困住世上最古老的海水

由一組國際團隊進行的新研究闡明世上最古老的海水，為何會滯留在北太平洋深度2公里處的陰影帶超過一千多年。

具體來說，這團海水最後一次跟空氣接觸時哥德人才剛入侵西羅馬帝國(大約為西元五世紀末，可對應至東晉末年)。研究提出海床的形狀對垂直流動造成的影響決定了古代海水會停留在海底多久。

「我們早就利用碳14定年得知世上最古老的海水位在北太平洋深處。但我們到現在仍難以理解為何這些相當古老的海水會聚集在深度大約2公里的位置。」主要作者，南威爾斯大學的Casimir de Lavergne博士表示。「我們發現印度洋和太平洋表面下方2公里處有個『陰影帶』，由於此處海水幾乎沒有任何垂直流動使得它們停留在此長達數個世紀。」

在海洋深度2.5公里以下的地方，崎嶇的海底地形和地熱供給之處使得水流湧升；而接近表面的海洋淺處則有受風力驅動的洋流；在此之間即為幾乎停滯的海水所處的陰影帶。本篇研究發表之前，模擬深海海流循環的模型並未將海床對底層水流動的限制考慮得相當周全。研究人員把它納入參數詳加模擬之後，他們發現底層水無法湧升至超過海洋表面下方2.5公里深的位置，使得深度2.5公里以上的地區直接跟其他地方孤立開來。雖然研究解開了這道謎題中的一部份，但他們的結果或許還具有更多意義。

「當此孤立的陰影帶困住海水數千年之久時，也困住了營養鹽和碳。這些物質對海洋的生產力有直接影響，進而可以從數百年的時間尺度上來調節氣候。」共同作者，斯德哥爾摩大學氣象學系的研究員Fabien Roquet博士表示。

這篇文章刊登於科學期刊《自然》(Nature)，題名為「Abyssal ocean overturning shaped by seafloor distribution」。

How a “shadow zone” traps the world’s oldest ocean water

New research from an international team has revealed why the oldest water in the ocean in the North Pacific has remained trapped in a shadow zone around 2km below the sea surface for over 1000 years.

To put it in context, the last time this water encountered the atmosphere the Goths had just invaded the Western Roman Empire. The research suggests the time the ancient water spent below the surface is a consequence of the shape of the ocean floor and its impact on vertical circulation.

 “Carbon-14 dating had already told us the most ancient water lied in the deep North Pacific. But until now we had struggled to understand why the very oldest waters huddle around the depth of 2km,” said lead author from the University of New South Wales, Dr Casimir de Lavergne. “What we have found is that at around 2km below the surface of the Indian and Pacific Oceans there is a ‘shadow zone’ with barely any vertical movement that suspends ocean water in an area for centuries.

The shadow zone is an area of almost stagnant water sitting between the rising currents caused by the rough topography and geothermal heat sources below 2.5km and the shallower wind driven currents closer to the surface. Before this research, models of deep ocean circulation did not accurately account for the constraint of the ocean floor on bottom waters. Once the researchers precisely factored it in they found the bottom water can not rise above 2.5km below the surface, leaving the region directly above isolated. While the researchers have unlocked one part of the puzzle their results also have the potential to tell us much more.

 “When this isolated shadow zone traps millennia old ocean water it also traps nutrients and carbon which have a direct impact on the capacity of the ocean to modify climate over centennial time scales,” said fellow author from Stockholm University, Dr Fabien Roquet, researcher at the Department of Meteorology.

The article "Abyssal ocean overturning shaped by seafloor distribution" is published in the scientific journal Nature.

原始論文：C. de Lavergne, G. Madec, F. Roquet, R. M. Holmes, T. J. McDougall. Abyssal ocean overturning shaped by seafloor distribution. Nature, 2017; 551 (7679): 181 DOI: 10.1038/nature24472

引用自：Stockholm University. "How a 'shadow zone' traps the world's oldest ocean water."