Expansion of Antarctic Bottom Water driven by Antarctic warming in the last deglaciation

Huang Huang, Marcus Gutjahr, Yuanyang Hu, Frerk Pöppelmeier, Gerhard Kuhn, Jörg Lippold, Thomas A. Ronge, Shuzhuang Wu, Patrick Blaser, Lester Lembke-Jene, Samuel L. Jaccard, Yimin Luo, Jimin Yu

PDF

DOI: 10.1038/s41561-025-01853-7

Short Summary

Новое исследование команды Юй Цзиминя из Лаборатории Лаошань раскрывает, что потепление в Антарктике в период последнего оледенения привело к расширению антарктических придонных вод. Соответствующая статья была опубликована 1 декабря 2025 года в ведущем международном научном журнале Nature Geoscience.

Здесь исследовательская группа предоставила данные по изотопам неодима из бассейна Уэдделла-Эндерби, которые позволили определить пространственно-временное распределение антарктических придонных вод в атлантической и индийской частях Южного океана за последние 32 000 лет. Их данные показывают, что ледниковые антарктические придонные воды значительно сократились, и большие глубины Южного океана были заняты богатой углеродом циркумполярной глубинной водой, изолированной от Тихого океана, что способствовало снижению содержания углекислого газа в атмосфере. В течение последней дегляциации антарктические придонные воды расширялись в два этапа, что совпало с потеплением в Антарктике. Это расширение привело к дестратификации Южного океана, что, вероятно, вызвало одновременный подъём атмосферного CO2. В отличие от точки зрения о доминировании процессов в Северной Атлантике над изменениями ледниковых водных масс в Южной Атлантике, их результаты показывают, что влияние вод с севера было ограниченным. Напротив, динамика антарктических придонных вод сыграла ключевую роль в регулировании глубоководной циркуляции, а тем самым и в углеродном обмене между глубинами Южного океана и атмосферой.

Как известно, прошлые колебания атмосферного углекислого газа считаются сложно связанными с изменениями океанической циркуляции, затрагивающей динамику Южного и Северной Атлантического океанов. Способность океана накапливать углерод всегда была связана с расширением и сокращением южных вод, но их источники и структура в прошлом оставались недостаточно охарактеризованными.

Key Takeaways

Расширение антарктических вод вызвало выброс CO2 из океана

В период дегляциации двухэтапное расширение антарктических придонных вод, вызванное потеплением, привело к дестратификации Южного океана и росту атмосферного CO2.

В ледниковый период глубины океана были заполнены богатой углеродом водой

Во время оледенения сокращение придонных вод привело к изоляции богатых углеродом глубинных вод от Тихого океана, что способствовало снижению CO2 в атмосфере.

Ключевую роль играла Антарктика, а не Северная Атлантика

Вопреки некоторым представлениям, влияние северных водных масс было ограничено, а динамика антарктических придонных вод была главным регулятором глубоководной циркуляции и углеродного обмена.

Изотопные данные позволили реконструировать историю водных масс

Анализ изотопов неодима из бассейна Уэдделла-Эндерби за 32 000 лет впервые дал чёткую картину изменений в Южном океане.

Text generated using AI

Abstract

Past atmospheric CO2 fluctuations are thought to be intricately tied to ocean circulation changes involving Southern Ocean and North Atlantic dynamics. The ocean’s capability to store carbon has been linked to the expansion and contraction of southern-sourced waters, but their provenance and structure remain poorly characterized in the past. Here we present neodymium isotope data from the Weddell–Enderby Basin, placing constraints on the spatiotemporal distribution of Antarctic Bottom Water in the Atlantic and Indian sectors of the Southern Ocean over the past 32,000 years. Our data reveal that glacial Antarctic Bottom Water was substantially contracted, with large volumes of the deep Southern Ocean occupied by carbon-rich Circumpolar Deep Waters sourced from the Pacific Ocean, conducive for lowering atmospheric CO2. During the last deglaciation, Antarctic Bottom Water expanded in two steps coinciding with Antarctic warming. This expansion drove Southern Ocean destratification, which possibly contributed to contemporaneous atmospheric CO2 rises. Different from the view that the North Atlantic processes dominated deglacial deep South Atlantic water-mass changes, our results indicate only limited influence from northern-sourced waters. Instead, Antarctic Bottom Water dynamics played a critical role in regulating deep ocean circulation and thereby carbon exchange between the deep Southern Ocean and the atmosphere.

Full text: https://www.nature.com/articles/s41561-025-01853-7

Info Authors Discussions