低氧水域在世界海洋中绵延数千英里。 这些“最低氧区”(OMZ) 中最大的一个位于北美和南美的太平洋沿岸，以墨西哥海岸为中心。

直到最近，气候模型还无法判断 OMZ 是否会因气候变化而增长或缩小，部分原因是 OMZ 是由两个相反的过程产生的：海洋环流提供的氧气和海洋生物使用的氧气。

现在，由普林斯顿大学的 Laure Resplandy 领导的团队自信地预测，地球上最大的太平洋 OMZ 的边界将额外扩大 200 万立方英里（800 万立方公里）——既向上朝向海面，也向外延伸 走向海岸——到本世纪末。

生物地球化学海洋学家、普林斯顿大学地球科学和海梅多斯环境研究所助理教授雷斯普兰迪说，这有两个重要意义。 其一，随着氧气水平下降，重要的经济物种如金枪鱼和螃蟹将无法进食、游泳或繁殖，除非它们迁移到氧气更多的海洋区域。 这对海洋沿岸附近的生态系统以及依赖它们的行业（从渔业到旅游业）具有重大影响。 其次，OMZ 是一氧化二氮（一种主要的温室气体）的重要来源。

她的团队的成功预测不仅仅归功于新的和更好的模型，尽管他们使用的是最新的套件，耦合模型比较项目 6 (CMIP6)。

Resplandy 说，关键的洞察力是理解 OMZ 不是统一的，而是具有“像洋葱一样”的层，这些层对不断上升的温室气体有不同的反应。

从根本上说，OMZ 由外层和内核组成，新模型表明内核会收缩，而外层会膨胀。

在之前的工作中，OMZ 的变化是使用中间层评估的，在膨胀的外层和收缩的核心之间，只发现了很小的变化——有时是积极的，有时是消极的。 “变化接近于零，不同的模型显示出相互矛盾的趋势，一些导致 OMZ 扩张，另一些导致 OMZ 收缩。 这看起来像是一个差异，”Julius Busecke 说，他在普林斯顿大学担任博士后研究员时领导了这项研究，现在是哥伦比亚大学的物理海洋学家。

“我们曾认为气候模型不一致，到处都是趋势。”Resplandy 说。 “但我们现在知道我们问错了问题——问我们是否应该期待扩张或收缩，而不是考虑两者都可能。

“我们开始采用更全面的方法，研究不同洋葱皮层的演变，外层对生态系统最重要，而核心层对一氧化二氮的产生很重要，”她说。 “那时我们发现模型实际上并没有分歧。 他们一致认为，外层会膨胀并成为生态系统的问题，但核心会收缩，可能会产生更少的一氧化二氮。”

他们新的分层框架解决了多年的挫败感。 “15 年来，我们一直围绕着同一个难题盘旋：随着全球变暖，海洋正在失去氧气，因此我们预计氧气最小区域会扩大，但我们的气候模型显示出不一致的趋势，”Resplandy 说。 “在我们的论文中，气候建模者写道，‘模型趋势不一致，所以我们不知道对生态系统和一氧化二氮的影响是什么。’我厌倦了写这些句子。 我厌倦了阅读它们。 五年前我来到普林斯顿时，我告诉自己，‘好吧，我们需要解决这个问题。’这是我的一个困扰。”

提出分层框架“需要大量工作，但我很高兴我们终于理解了未来的 OMZ 预测。”她说。

研究人员根据观察结果和 2018 年世界海洋地图集创建了太平洋含氧量最低区的可视化图。 颜色大致表示几乎没有氧气并且正在收缩的核心（紫色），正在膨胀的低氧外层（橙色），以及介于两者之间的过渡区域（粉红色）。

Julius Busecke 与 Bane Sullivan 合作制作的动画

她的团队的模型显示，如果温室气体排放量继续居高不下，到 2100 年，热带太平洋 OMZ 将增加 6 到 800 万立方公里——大约 1.4 到 20 亿立方英里，约占世界海洋体积的 0.6%。 在其面积中，它可能会向地表扩展 5 至 50 米（16 至 160 英尺）。

相反，新模型表明，随着外层膨胀，含氧量最低的 OMZ 核心将收缩。

这是一个小的好处。 OMZ 核心会产生一氧化二氮，因此收缩可能会限制释放到大气中的这种温室气体的数量。 “我认为没有那个核心区域膨胀可能是个好消息。”Busecke 说。

巧合的是，普林斯顿大学 Danny Sigman 实验室的古海洋学家今年早些时候发现，在 15 至 5000 万年前的温暖时期，低氧区导致一氧化二氮的产生减少。 他们使用微小的灭绝生物来计算氧气和氮气的含量。

“看到古海洋学结果非常有趣。”布塞克说。 “它们完全独立于我们的气候模型，它们支持我们的发现，即尽管变暖，OMZ 核心在未来可能会缩小。 这让我们有信心，我们走在正确的轨道上，可以向前迈进。”

注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。