海洋碳汇，即海洋从大气中吸收二氧化碳（CO₂）的过程，在减缓气候变化方面发挥着至关重要的作用。目前，海洋每年吸收约四分之一的人为二氧化碳排放，从而减缓了全球变暖的速度。如果没有这一缓冲机制，二氧化碳的积累速度将会加快，导致极端天气、海平面上升和生物多样性丧失等问题更加严重。然而，尽管海面温度（SST）达到了历史新高，海洋碳汇在2023年却意外下降，这引发了人们对地球天然碳吸收能力的新担忧。
什么是海洋碳汇？它为何重要？
- 海洋直接从大气中吸收二氧化碳。
- 它们通常起到稳定剂的作用，减缓 气候变化.
- 温暖的海水所含的二氧化碳较少，因此海表温度上升会削弱这种能力。
- 如果没有碳汇，大气中的二氧化碳增长将会迅速加速。
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海洋碳汇 2023年意外下降
2023 年，非极地海洋（南纬 50° 至北纬 65° 之间，覆盖了大约 90% 的无冰水域）吸收的二氧化碳比预期少了约 10%。
- 吸收量为 -1.84 PgC/年⁻¹，但异常表明 +0.17 ± 0.12 PgC 年⁻¹ 相对于过去的趋势。
- 全球范围内，包括极地地区，碳汇因以下因素而减弱： +0.34 ± 0.25 PgC 年⁻¹，吸收量为 -1.99 PgC/年⁻¹.
- 2024 年全球碳预算 (GCB) 确认海洋碳汇 2.9 ± 0.4 GtC 年⁻¹ 2023 年将较 2022 年略有增加，但低于预期。
来源：自然
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2023 年的区域差异
| 地区 | 海表温度异常 (°C) | FCO₂ 异常（PgC 年⁻¹） | 笔记 |
|---|---|---|---|
| 北大西洋（总计） | +0.36±0.02 | +0.10±0.03 | 亚热带地区气体释放强烈 |
| 北太平洋（总计） | +0.13±0.01 | +0.10±0.07 | 普遍减弱 |
| 热带地区（总计） | +0.34±0.03 | -0.11±0.05 | 太平洋气体排放减少 |
| 南半球热带地区 | +0.14±0.04 | +0.08±0.11 | 轻微异常 |
| 全球非极地 | +0.21±0.02 | +0.17±0.12 | 总体减少10% |
2023年区域二氧化碳通量变化。来源：《自然》杂志
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海洋碳汇的减少为何令研究人员感到意外？
通常情况下，与厄尔尼诺事件相关的高海表温度年份会增强碳汇。例如，2015年，热带太平洋二氧化碳排放量的减少促进了碳吸收。根据过去数据（1990-2022年），2023年+0.21°C的异常值应该会导致更大的碳吸收量-0.11±0.04 PgC yr⁻¹。
- 其他模型，包括空间海表温度模式和厄尔尼诺指数回归，也预测会有更大幅度的吸收。
- 相反，吸收被削弱 +0.27 ± 0.13 PgC 年⁻¹，表明系统的行为不同。
- 关键驱动因素：北半球海洋的过量气体排放超过了热带地区的气体增加。
观测到的二氧化碳汇响应与预测值对比：2023 年的响应强度意外减弱，低于统计模型预测值。来源：《自然》
导致衰退的原因是什么？
下降主要发生在北半球亚热带和亚极地水域，这些水域的海表温度创历史新高，降低了二氧化碳的溶解度。
- A 1℃， 海表温度上升使二氧化碳排放量增加 〜4％，有利于二氧化碳释放回空气中。
- 这缩小了海洋-空气梯度，使 fCO₂ 增加了约 四个µatm 由于 2023 年的异常（+ 0.2℃，).
- 热点：
- 北大西洋亚热带生物群落（+ 0.50℃， 异常， +0.04 PgC/年⁻¹ 减弱）
- 北太平洋地区也呈现出类似的模式。
- 超过 95% 异常是热效应，而不是风或环流变化。
- 一些负反馈源于溶解较少的无机碳（DIC），这有助于抵消特定位置的排气。
热力效应解释了超过95%的异常现象，其中亚热带北大西洋和北太平洋存在热点区域。来源：《自然》
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这对 2024 年及以后意味着什么？
初步的 GCB 数据显示，2024 年略有恢复：尽管厄尔尼诺现象为中性，且海表温度持续偏高（+0.19°C），但碳汇达到~3.0 GtC yr⁻¹ 。
- SOCAT v2025 证实了变化，但没有崩溃，不像陆地碳汇那样在 2024 年几乎崩溃。
- 如果自然反馈被更频繁的海洋热浪所压倒，海洋作为碳缓冲的能力可能会被削弱。
- 2023年海洋碳汇意外减少的事实表明，它对气候变化的脆弱性非常大。
海洋碳汇的长期变化。来源：《自然》杂志。
常見問題解答
问：2023 年海洋沉没是否代表着一场彻底的灾难？
答：海洋碳汇最终减弱了约10 %，但全球海洋仍持续吸收近2亿吨碳。然而，海洋碳汇在2023年意外下降，表明该系统的脆弱性日益加剧。
问：这对大气中的二氧化碳有何影响？
答：增长加速。2023年增长2.8ppm，2024年达到422.5ppm。
问：为什么变暖的海洋没有像以前的厄尔尼诺现象那样吸收更多的碳？
答：温带地区大气放出强度大于热带地区大气吸收强度，与往年不同。
问：需要采取什么行动？
答：扩大海洋观测并减少排放，以保持碳汇的弹性。
所有数据均直接来源于《自然》杂志。
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