冰期南大洋：南极表面隔离假说的回顾，并与北太平洋进行比较

南大洋被广泛认为是在冰期期间降低大气中CO2浓度的潜在原因，但机制仍存在争议。我们专注于南大洋表面，回顾生物地球化学古代理数据和碳循环概念，综合认为南大洋的南极区和亚南极区（AZ和SAZ）在降低冰期CO2水平方面发挥了作用。SAZ的数据表明，在冰期条件最极端时，尘埃驱动的铁营养化促进了浮游植物的生长。在冰期的AZ中，表层与次表层水之间的面积标准化交换似乎已减少，这一状态我们总结为AZ表面的“隔离”。在大多数场景下，这一变化可能遏制了今天AZ中生物储存的CO2泄漏。最后一个冰期的SAZ铁营养化与我们从现代实地研究和实验中获得的海洋过程理解相吻合；实际上，这一假设在获得证据支持之前就已被提出。相比之下，AZ表面隔离在最后一个冰期的气候模型模拟中既不直观也不自发生成。在本综述的一个更具前瞻性的部分中，考虑在亚极北太平洋（SNP）的AZ表面隔离的可能原因，其中生产力和营养消耗的古代理数据指示了冰川周期中上层海洋生物地球化学的类似变化，尽管在退冰时机上存在不同。在提出的导致冰川AZ表面隔离的因素中，寻求一个可以解释AZ和SNP变化的单一机制。分析结果倾向于削弱和/或向赤道移动的与西风相关的上涌，这在两个半球都发生。这一观点存在争议，特别是在SNP中，那里有证据表明在最后一个冰期上层水体通风增强。我们提供了一种解释，可能解释AZ和SNP观察到的关键方面。在两个区域内，随着西风驱动的上涌减弱，营养物质可能从上层水柱中“开采”出来，可能伴随着等密度面向极地的“下沉”。在AZ中，这将促进营养含量和新深水形成率的下降，而这两者都将贡献于大气中CO2的降低。通过几种效应，AZ上涌的减少可能增强了低纬度pycnocline中深水的上涌，大致保持了pycnocline的水和营养供应，以支持冰川SAZ的高生产力，并平衡由冰川北大西洋中层水形成所造成的pycnocline水的移除。建议的从深海到表面的回流路径类似于Broecker（1991）提出的“全球海洋输送带”，但应用于冰期而非现代海洋。