南极绕极流（Antarctic Circumpolar Current，简称ACC）是全球最大的海洋环流系统，环绕南极洲，将大西洋、太平洋和印度洋连接成一个整体。它不仅是海洋动力学的关键组成部分，更对全球气候变迁、碳循环以及南极冰盖的稳定性发挥着不可替代的作用。最新发表于2024年的研究，通过高分辨率沉积物核心数据，追踪了ACC在过去五百万年中的强度变化，揭示出多重周期性的波动特征及其与全球气候系统的复杂关联，这尤其对当前和未来的气候预测提供了宝贵的历史参考。 研究团队主要利用国际海洋发现计划（IODP）383航次在南太平洋的两个关键钻探站点U1540与U1541的沉积记录，结合多核心数据沿纬度方向对比，重建了ACC的长期强度变化趋势。通过可排序粉砂的粒径变动作为近底水流速代理，结合锆（Zr）与铷（Rb）的X射线荧光比值数据，科学家们成功将地质年代尺度上的沉积特征映射为ACC流速的变化曲线。结果显示，过去五百万年ACC强度并未表现为简单的单向趋势，而是在渐冷的全球气候背景下呈现出复杂的非线性演化过程。
Pliocene时期的ACC强度呈现逐渐增强趋势，与当时全球气温逐步走低和温差增大的大气环流加强相呼应。强劲的南向西风驱使ACC加速，促进了海洋的环极流动和水体交换。然而进入早期冰期的Pleistocene，尤其是北半球冰盖快速发展的阶段，ACC却出现了强度的逆转和减弱。这种变化不仅反映了南极海洋密度梯度及海冰覆盖的重新配置，还表现出ACC对大气与海洋强迫机制敏感性的根本转变，凸显了南极地区气候系统的关联复杂性。 更为重要的是，研究还发现ACC强度的波动与地球轨道参数，特别是约40万年周期的偏心率循环密切相关。这为地质时代尺度的气候和海洋动力学联动提供了新的证据。
此类周期性的ACC强度波动可能通过调节深海水的上升输送，影响南极附近的营养盐分布和大气中的二氧化碳含量，进而左右全球温室气体的浓度和气候状态。研究中也揭示了在中更新世转折期（约125万年至70万年前），ACC强度与南极冰盖的互动达到峰值，强化了它们之间的反馈关系。 不同地理区域的对比分析揭示ACC流速在南极绕极流带的纬向结构上存在分区域差异，但整体趋势表现出协调性，尤其是在经历冰期与间冰期交替时更为明显。南极亚极区的ACC流速下降幅度最大，指示这里的洋流动力对气候变化极为敏感。而南极极区的变化相对缓慢，可能与区域海冰场和海洋环流系统的物理稳定性有关。 南极绕极流不仅影响南极大陆冰盖的稳定，也间接作用于全球气候系统的热量分配。
ACC通过将温暖的海水输送至冰架基底，促使海底冰盖融化，这一过程在现代气候变暖背景下尤为重要。过去千万年的海洋动力变化为理解当前的冰盖变动以及未来预测提供了历史依托。随着全球变暖，ACC流速有加速趋势，这可能导致更多热量积聚在亚极区和副热带海洋，对全球海洋环流和碳循环产生持续性影响。 此外，ACC与亚洲季风系统以及热带太平洋海表温度梯度之间存在跨纬度联动。Pliocene时期，大尺度的热带太平洋温度变化调制了高纬度的南向西风从而影响ACC强度。现代气候模式的模拟结果亦支持这种跨大气环流带的远程调控机制，体现了南极绕极流在全球气候环节中的枢纽地位。
研究采用的高精度年代学技术，结合生物地球化学与地球物理多参数分析，使得ACC强度的拟合与气候轨道变化具备精细的时间匹配能力。这不仅增强了重建的准确性，更有助于将海洋和大气过程的相互作用纳入到气候模型中，提高未来气候预测的科学基础。 总的来看，五百万年ACC强度变化的揭示极大丰富了我们对南极海洋动力与全球气候耦合机理的认知。ACC的多尺度变化模式、生物地球化学反馈以及与冰盖动态的耦合，构成了地球系统科学研究的核心内容。随着气候变暖的加剧，理解和预测ACC流场的变化，有助于评估未来南极及全球气候系统的稳定性，这对于制定科学的环境保护和气候适应策略至关重要。 未来的研究将继续深化对ACC内部涡旋结构与沿岸环流的拆解，结合现代观测与古气候数据，探索高分辨率的动力学过程及其对气候反馈的影响。
同时，加强对南极周边海洋生物地球化学系统的监测，有望进一步解锁ACC对碳循环和温室气体调控机制的细节。通过深层次的跨学科合作，人类对于极地海洋以及全球气候系统的洞察将更加全面，助力科学界应对未来环境挑战。
