A Threefold Increase in Observed Summertime Atmospheric Dimethyl Sulfide over the Austral Southern Ocean
来自肯纳库克-凯普格里姆（Kennaook-Cape Grim）的新大气观测结果显示，1993–96 年至 2023–26 年期间，南大洋夏季的二甲基硫醚含量增加了三倍，这表明变化的海洋硫排放和大气处理过程正在显著重塑气候变化背景下的区域硫循环。
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南大洋上方的空气并非空无一物；它充满了由微型海洋植物释放出的微弱、肉眼不可见的硫化合物薄雾。这些漂浮在阳光照射下的表层海水中的植物，会产生一种被称为二甲基硫醚（dimethyl sulfide）的气体。当这种气体逸散到大气中时，阳光和化学反应会将其转化为微小的硫酸盐气溶胶颗粒。这些颗粒充当了云滴的“种子”，影响着云层将多少阳光反射回太空。由于南大洋如此偏远且辽阔，它在地球的自然冷却系统中发挥着巨大的作用，然而科学家们一直难以追踪这些自然排放随时间变化的规律。了解海洋释放这种气体的量是在增加还是在减少，对于预测未来的气候变化至关重要，因为这些自然过程正与人为污染相互作用，共同塑造着地球的温度。
几十年来，位于塔斯马尼亚风力强劲的悬崖上的一个监测站，一直担任着这片偏远空气的哨兵。这个被称为肯纳考克-格林角（Kennaook-Cape Grim）的监测站坐落在盛行风直接从南大洋吹来的路径上，所携带的空气在抵达此处之前已旅行了数千公里而未接触陆地。研究人员最近将 2023 年至 2026 年间采集的新测量数据与 20 世纪 90 年代的历史记录进行了对比。他们发现了一个令人震惊的变化：夏季空气中二甲基硫醚的浓度增加了三倍。在 2020 年代抵达该监测站的空气，其夏季含有的这种气体量是 90 年代的三倍。这并非微小的波动，而是大气基准线的一次实质性转变，表明海洋的生物引擎正以不同于三十年前的方式运行。
由澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）及国际合作伙伴领导的研究团队排除了几种常见的解释。他们检查了是否是风向发生了变化，从而带来了来自海洋中其他生产力更高区域的空气，但两个时代的气团路径基本一致。他们检查了是否仅仅是因为分解这种气体的化学“汇”（sinks）减弱，导致气体停留时间变长，但数据并未显示出这种减速现象。他们还观察了空气是否变得更加停滞，从而将气体困在近地面，但风速和大气混合情况保持一致。研究人员得出结论，最可能的原因是海洋本身正在产生更多的气体。这种增加似乎与上层海洋的变化有关，特别是海水混合的深度以及阳光到达负责排放的浮游植物（即那些微小植物）的程度。
在测量二甲基硫醚的同时，研究人员还测量了一种相关的化合物——甲硫醇（methanethiol），而在 20 世纪 90 年代并未对其进行追踪。他们发现，甲硫醇水平随二甲基硫醚同步上升，尤其是在海洋生命最为活跃的春季和夏季。这种共存现象表明，海洋中的整个硫生产过程都已加强。然而，当团队观察最终产物——硫酸盐气溶胶颗粒时，出现了一个令人意外的转折。尽管气体前体物质大幅增加，但空气中硫酸盐气溶胶的总量并未成比例上升。事实上，这些颗粒的季节性模式变得更加鲜明。冬季硫酸盐的背景水平下降了，这可能是因为来自船舶和工业的人为污染减少了；而夏季的峰值则因自然排放的激增而保持稳定或略有上升。
这种气体与所得颗粒之间的脱节表明，大气处理硫的方式发生了变化。多出的气体并非以简单直接的方式转化为额外的颗粒。研究人员认为，化学路径正变得更加复杂，这可能是受到自然与人为硫源之间平衡变化的影响。这些发现强调了南大洋的自然气候引擎并非静止不变，它正在响应环境的变化而发生位移。随着海洋变暖及其化学性质的演变，它释放硫的量正在改变，进而改变了覆盖南半球的云层。这些观测结果提供了关于中纬度南大洋这一关键气体增加三倍的首次直接证据，为理解地球气候系统如何适应现代世界提供了一个新的拼图碎片。
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