热量炸弹对北极海冰具有摧毁作用

　　2021年4月23日，《自然通讯》（Nature Communications）刊登了一项由斯克利普斯海洋研究所（Scripps Institution of Oceanography）牵头，阿拉斯加州费尔班克斯大学（University of Alaska Fairbanks）和迈阿密大学（University of Miami）等机构研究人员参与完成的新研究，揭示了暖水羽流如何从太平洋流入北冰洋并导致其下方的海冰融化加速。
　　在这项主要由美国海军研究办公室资助的研究中，研究人员将所谓的水下＂热量炸弹＂（heat bombs）称为全球变暖导致北冰洋变化速度高于其他地方的机制之一。越来越多的证据表明，北极海冰作为全球气候稳定的源头，可能会在一年当中的大部分时间消失。北极海冰的融化速度一直以来难以准确预测，部分原因在于海冰、海洋和大气层之间存在着复杂的局部反馈。这项研究则体现了海水作为这些反馈的其中一个环节在变暖中所起的作用。
　　北极的特殊之处在于其根据盐度而不是温度分层。世界上大多数海洋表面附近的水温较高，密度较低，而下方水域则温度较低，密度较高。然而，在北极地区，受河水外流和海冰融化速度加快影响，表层海水的温度和盐度均较低。温度和盐度较高的水从太平洋流经白令海峡，接着进入阿拉斯加北部海岸的巴罗峡谷。当水流经狭窄的通道时，巴罗峡谷则起到了＂喷嘴＂的作用。由于此处的水比北极海洋表面的水盐度更高，因此其密度高到足以＂俯冲＂至海洋表层之下。这一移动过程形成了潜伏在表层水域下方的暖水区。在过去的10年中，科学家们发现这些海洋表面下方的暖水区在不断增强。
　　上述被称为＂热量炸弹＂的暖水区较为稳定，可以持续数月或数年，同时在北极附近的大块浮冰下方不断朝北移动并随着冰块中的热量逐步向上扩散，导致冰块融化，进而破坏其稳定性。但是，到目前为止，暖水 ＂俯冲＂的过程还未得到观测或认识。由于缺乏相关认识，气候科学家无法将这一重要影响纳入预测模型中。
　　在2018年一项由美国海军研究办公室资助的考察活动中，研究人员首次观测到了正在进行的重大＂俯冲＂事件。研究小组结合了由斯克利普斯多尺度海洋动力学小组开发的新型海洋学仪器，由迈阿密大学研究人员分析的卫星观测数据，由美国国家海洋与大气管理局提供的剖面浮标数据，由＂改变北冰洋＂项目中英国和德国研究人员共同采集的生物样本，以及其他几个机构研究人员完成的详细的数据分析。其中斯克利普斯多尺度海洋动力学小组的仪器包括定制版的＂高速CTD＂传感器和＂Wirewalker＂自主式传感器，前者可以快速从船上获得剖面测量数据，而后者可以利用海浪能开展剖面测量。借助这些仪器，研究人员能够获得复杂的海洋活动的高分辨率图像，从而更好地认识其详细运行原理。
　　这项研究体现了包括美国资助机构在内的多个机构之间的协作，以及与国际合作伙伴之间开展协作的重要性。研究成果的深度则源自研究工具的多样性以及协作带来的多重视角。其中英国和德国科学家开展的合作研究表明，这些暖水在进入北极的同时还具备独特的生物地球化学性质。这种有机物和化学物的结合将对北极生态系统的变化产生重要影响。
　　转载本文请注明来源及作者：中国科学院兰州文献情报中心《 资源环境动态监测快报》2021年第09期， 薛明媚,王金平 编译。