南极洲是一个独特的景观，充满了神秘和奇迹。它的环境对地球的其他地方产生了巨大的影响——气候、海洋和生命本身。

每年约有250万亿公吨咸水、富氧水、稠密水在南极洲附近下沉。这被称为南极底水(AABW)。沉没过程驱动着全球洋流网络。新成立的AABW占世界海洋总量的40%。就像肺将氧气泵入血液一样，AABW将氧气以及碳和营养物质输送到洋，太平洋和大西洋深处。

但由CSIRO研究员Kathy Gunn博士领导的一项新研究表明，稠密水的下沉已经放缓。而且，随之而来的是，深海氧气水平也下降了。该研究发表在《自然气候变化》杂志上。

“我们的观测显示，自30年代以来，南极洲周围的深海环流总体上减缓了约1990%。这种放缓锁定了数十年的影响，“凯西说。

这种减速的发生是因为南极洲冰川融化的增加使地表水的咸度降低，因此更具浮力。这意味着从地表到深处下沉的水密度较小。中断为深海补充氧气的关键过程所产生的影响远远超出了直接海洋的范围。

我们可以期待哪些变化?

研究结果表明，深海环流正在以模型预测的2050年左右才会发生的速度下降。

澳大利亚南极科学卓越中心副主任Matthew England教授表示，最近的模型表明，在IPCC高排放情景下，到40年，AABW的流量将减缓2050%以上。

“但这些最新的观察表明，预计的放缓实际上已经在进行中，”马修说。

而且，随着这种环流的减慢，海底开始停滞不前。

“这将在深海中捕获营养物质，减少可用于支持海洋表面附近海洋生物的营养物质，”他说。

来自澳大利亚南极计划伙伴关系的共同作者Steve Rintoul博士说，还有进一步的影响。

“我们已经习惯了南极冰盖融化导致海平面上升的想法。但这项工作也向我们表明，南极洲冰川融化的影响一直延伸到深海，影响气候和海洋化学以及海平面，“史蒂夫说。

测量神秘的南大洋

与其他海洋相比，人们对南部或南极海洋知之甚少。然而，海洋通过吸收地球大气中至少90%的多余热量来缓冲气候变化的最严重影响。

凯西和她的团队现在已经开发出一种测量南大洋深环流的新方法。由此，他们首次实现了对AABW体积传输如何变化的基于观察的估计。

“AABW是在南极洲附近形成的，所以到达那里并直接观察其变化的唯一方法之一是乘船，”凯西说。

她说，船舶重复的全深度测量是深海数据采集的黄金标准。但自10年代以来，这些测量大约每1970年重复一次。

“而且由于底水太深，很难用其他方式测量，”凯西说。“我们谈论的是高达6米的深度。我们定期收集的数据只能达到000米。

这意味着南大洋深处的数据很少。但研究人员仍然注意到AABW的体积越来越小。

“船舶测量结果显示，底部水层在几个位置正在缩小，”凯西说。

“但我们不知道究竟是什么原因造成的。

那么他们是怎么做到的呢?

为了发现深海如何以及为什么发生变化，该团队将船舶观测与系泊仪器的水速，温度和盐度测量相结合。系泊设备连接到固定在海床上的电线上，顶部有浮子，一次放置长达两年。使用模型来填补任何数据空白，研究人员可以计算AABW的体积和氧气运输。

来自奥克兰大学的合著者Melissa Bowen博士说，该方法的新颖之处在于将各种观测数据与现实模型模拟相结合。

“数据在空间上是有限的，但它向我们展示了海洋中真正发生的事情，”梅丽莎说。

“另一方面，模拟无法准确再现真实的海洋，但它可以告诉我们无法测量的洋流的性质。

“通过将模拟中的流动在太空中的样子与系泊设备的时间变化相结合，我们使用了两者的最佳信息，”她说。

该团队专注于澳大利亚南极盆地，因为它历史上显示出AABW的巨大变化，并且最有可能提供紧急的“预警”信号。

梅丽莎说，澳大利亚南极盆地内的系泊位置位于与罗斯海的门户。

“在这里，我们可以看到稠密的水随着潮汐而脉动，并随着密度的变化而波动，”梅丽莎说。

她说，他们开发的方法可以继续提供AABW的估计值。

现在去哪里?

预计南极洲周围的清新将继续，甚至加速，因为南极冰盖在迅速变暖的气候下做出反应并融化。但这并不全是坏消息。

“我们还发现2009年至2018年间架水盐度增加，这推动了部分复苏，”凯西说。

她说，这种复苏为继续努力减少全球碳排放提供了进一步的动力。

“这一切都与盐度有关。环流的盐碱化和恢复表明，这些机制可以在两个方向上发挥作用，“她说。

“因此，如果清新减少，那么一些深层翻转循环可以恢复。

但是，就目前而言，整体下降已经在改变深海的结构和化学性质。

“经济放缓意味着我们已经致力于在未来几十年内发生的一定程度的变化，”凯西说。