南极海冰巨大裂缝之谜被解开

《科学进展》杂志发表的一项研究揭示了一个关键过程，科学家们一直对此感到困惑：这个被称为“冰间湖”的开口是如何形成并持续数周之久的。

来自南安普顿大学、哥德堡大学和加州大学圣地亚哥分校的研究小组对莫德海隆冰间湖进行了研究。该冰间湖因其生长在威德尔海的水下山状特征而得名。

他们发现，冰间湖的形成是由于风、洋流和海底独特地理环境之间复杂的相互作用，将热量和盐分输送到海面。

在南极洲，冬季海洋表面结冰，海冰覆盖的面积约为美国大陆的两倍。

在沿海地区，海冰每年都会出现裂缝。在这里，强劲的沿海风吹离大陆，将冰推开，露出下面的海水。这些冰间湖很少在距离海岸数百公里、海水深度数千米的公海上的海冰中形成。

这项研究的负责人、南安普顿大学博士后研究员阿迪亚·纳拉亚南(AdityaNarayanan)表示：“莫德海隆冰间湖是在20世纪70年代发现的，当时首次发射了能够观测南大洋海冰的遥感卫星。从1974年到1976年，它连续几个冬天都存在，当时的海洋学家认为它会每年都会出现。但自20世纪70年代以来，它只是偶尔出现，而且间隔很短。

“2017年是自20世纪70年代以来威德尔海首次出现如此规模庞大、寿命如此之长的冰间湖。”

2016年至2017年，威德尔海周围的大型环流变得更强。其后果之一是深层暖咸水上升，使盐和热量更容易垂直混入表层海水。

哥德堡大学物理海洋学教授、这项研究的合著者法比安·罗凯(FabienRoquet)表示：“这种上升流有助于解释海冰融化的原因。但随着海冰融化，地表水会变淡，从而阻止混合。因此，必须发生另一个过程才能使冰间湖得以持续存在。必须有来自某处的额外盐分输入。”

研究人员利用遥感海冰地图、自主浮标和标记海洋哺乳动物的观测数据以及海洋状态的计算模型。他们发现，当威德尔海洋流绕过莫德海隆时，湍急的漩涡将盐分带到了海山顶部。

从这里开始，一种名为“埃克曼输送”的过程帮助将盐转移到莫德海隆的北侧，冰间湖就是在这里形成的。埃克曼输送是指水以与上方吹来的风向成90度角的方式流动，从而影响洋流。

同样来自南安普顿大学的合著者AlbertoNaveiraGarabato教授说：“埃克曼传输是增加盐的平衡以及维持盐和热量向地表水混合所必需的必不可少的缺失因素。”

冰间湖是海洋和大气之间热量和碳大量转移的区域。这些区域会影响该地区的热量和碳预算。

这项研究的另一位合著者、加州大学圣地亚哥分校的莎拉·吉尔教授说：“冰间湖的痕迹在形成后可以留在水中多年。它们可以改变水的流动方式以及洋流将热量带向大陆的方式。这里形成的稠密水可以扩散到全球海洋。”

一些与莫德海隆冰间湖的形成过程相同的过程，如深水和咸水的涌入，也导致了南大洋海冰的普遍减少。

吉尔教授补充道：“自20世纪70年代开始观测以来，南大洋海冰首次呈现下降趋势，这一趋势始于2016年左右。在此之前，南大洋海冰一直保持相对稳定。”

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