冰期北太平洋深对流不利于海洋储碳：基于海洋-生物地球化学模式的数值模拟研究

冰期大气CO2分压（pCO2）相对于间冰期显著下降，海洋是大气碳损失最主要的碳汇。地质记录显示，冰期北太平洋储碳量增加，是大气pCO2下降的重要贡献者。驱动北太平洋深部储碳量增加的气候-碳循环动力学机理，还存在明显争议；与北大西洋丰富的相关资料相比，研究基础尤显薄弱。前人曾根据北太平洋部分站位的古海洋碳循环指标，提出“深对流假说”，认为冰期北太平洋可能存在深层对流，提高海表营养盐利用效率，从而增加深部储碳。然而，现有研究对于冰期北太平洋深对流的形成条件、碳循环动力学机理以及对大气pCO2的影响缺乏定量认识。针对冰期北太平洋深对流与海气碳收支之间的关系，本研究使用先进海洋碳循环模式，开展了一系列北太平洋抽淡水试验。试验结果表明，南大洋过程保持不变时，冰期北太平洋如存在深层对流，其将破坏北太平洋盐跃层结构，引起跨密度混合，释放太平洋深层碳库，不利于海洋储碳，并最终减弱大气pCO2在冰期的下降幅度，与“深对流假说”的预测并不一致；不过，只要冰期北太平洋存在中层对流，通过表层碱度和溶解无机碳浓度的再分配，则可以减弱海表大气之间CO2分压差异，使北太平洋成为更强的碳汇，与地质记录的结论一致。数值试验和记录深入对比，进一步反映出冰期北太平洋碳循环过程的复杂性，要求在未来的数值模拟工作中继续改进北太平洋盐度通量方案，并兼顾古环境记录，考虑对流过程所处的位置、强度与深度。