一項(xiàng)開創(chuàng)性的研究表明，北極主要洋流——跨極地漂流比人們曾經(jīng)認(rèn)為的要活躍得多。隨著海冰融化和海洋模式轉(zhuǎn)變，西伯利亞河流的污染物擴(kuò)散得更遠(yuǎn)、更快，對脆弱的極地生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成越來越大的威脅。
這張照片展示了極夜期間，德國科考破冰船“極星號”（Polarstern）停泊在一塊浮冰上的情況。圖片來源：斯特芬·格勞普納（Steffen Graupner）/阿爾弗雷德·韋格納研究所
氣候變化導(dǎo)致污染物流動
一項(xiàng)新研究以前所未有的細(xì)節(jié)揭示了西伯利亞河流中的物質(zhì)（例如淡水、沉積物和污染物）如何穿越北冰洋。這些路徑變化很大，并受到氣候條件的強(qiáng)烈影響。隨著氣候持續(xù)變暖，這些發(fā)現(xiàn)引發(fā)了人們對污染日益蔓延及其對脆弱的極地生態(tài)系統(tǒng)的潛在影響的新?lián)鷳n。
這項(xiàng)由布里斯托大學(xué)研究人員領(lǐng)導(dǎo)的國際研究于今日（4月14日）發(fā)表在《自然通訊》雜志上，提供了迄今為止對跨極地漂流（Transpolar Drift）最詳細(xì)的觀察。跨極地漂流是北極主要的表層洋流，在輸送河流來源物質(zhì)方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。該研究還確定了這股洋流的主要驅(qū)動因素，包括氣溫升高，這可能會加速人為污染物的遷移。
西伯利亞河流至北冰洋
跨極地漂移將海冰、淡水和懸浮物質(zhì)從西伯利亞大陸架穿過北冰洋中部，流向通往北歐海域的門戶——弗拉姆海峽。
這股跨北極水流影響著西伯利亞河流系統(tǒng)向北極中部和北大西洋輸送的天然物質(zhì)，例如營養(yǎng)物、氣體、有機(jī)化合物，以及包括微塑料和重金屬在內(nèi)的人造污染物。這些物質(zhì)影響著北極的生物地球化學(xué)和生態(tài)系統(tǒng)，而淡水本身則改變了海洋環(huán)流。
這張照片展示了科學(xué)家利用海冰上的一個(gè)洞，通過一個(gè)旋轉(zhuǎn)式水樣采集器從不同深度采集海水。圖片來源：Josefa Verdugo
路線轉(zhuǎn)變與風(fēng)險(xiǎn)上升
由于北冰洋環(huán)境變化劇烈，河流來源的物質(zhì)并非遵循穩(wěn)定的路徑，而是采取多樣化、隨季節(jié)變化的路徑，這些路徑受到大陸架條件和洋流變化的影響，以及海冰的形成、漂移和融化。這導(dǎo)致自然物質(zhì)和污染物迅速而廣泛的重新分布。
論文主要作者、英國布里斯托大學(xué)和美國馬薩諸塞州伍茲霍爾海洋研究所的瑪麗·居里化學(xué)海洋學(xué)博士后研究員喬治·勞克特博士表示：“我們發(fā)現(xiàn)西伯利亞河水成分在極地漂流帶沿線發(fā)生了顯著變化，證明了這種高度動態(tài)的相互作用。河流流量的季節(jié)性變化和西伯利亞陸架的動態(tài)環(huán)流驅(qū)動著海洋表面的變化，而海冰與海洋之間的相互作用則進(jìn)一步加劇了河流物質(zhì)的重新分布。”
另一個(gè)關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)是，沿極地漂移形成的海冰發(fā)揮著日益重要的作用——它不僅是一種被動的運(yùn)輸媒介，更是塑造擴(kuò)散模式的主動因素。與大多數(shù)沿海海冰不同，這些海冰在生長過程中會捕獲來自多個(gè)河流源頭的物質(zhì)，從而形成復(fù)雜的混合物，并被遠(yuǎn)距離運(yùn)輸。
利用同位素科學(xué)追蹤水
為了解讀這些復(fù)雜的路徑，國際研究團(tuán)隊(duì)利用氧和釹同位素分析了海水、海冰和雪樣本，并測量了稀土元素，從而生成了地球化學(xué)示蹤數(shù)據(jù)。這種地球化學(xué)指紋識別技術(shù)使研究人員能夠追蹤河流源物質(zhì)的來源，并追蹤其在一年的時(shí)間里沿著穿越北極中部的路徑如何演變。
該研究利用了 MOSAiC 的樣本，這是有史以來規(guī)模最大的北極探險(xiǎn)，也是最雄心勃勃的極地研究工作之一，涉及七艘破冰船和 600 多名全球科學(xué)家。
論文合著者、德國基爾大學(xué)研究員多蘿西婭·鮑赫博士表示：“這些發(fā)現(xiàn)代表了前所未有的全年觀測數(shù)據(jù)。此前，我們只有夏季的數(shù)據(jù)，因?yàn)槎颈鶎悠票俣忍?，難度也太大。這些持續(xù)的、跨學(xué)科的北極證據(jù)提供了重要而全面的見解，有助于我們更好地理解高度復(fù)雜的海洋系統(tǒng)及其未來可能產(chǎn)生的影響?！?/p>
冰川消融，洋流紊亂
由于氣溫升高，夏季海冰持續(xù)消退，環(huán)流和漂移模式也在發(fā)生變化。
合著者、德國不來梅港阿爾弗雷德·韋格納研究所研究科學(xué)家、應(yīng)用科學(xué)大學(xué)名譽(yù)教授本杰明·拉貝教授表示：“這些變化可能會顯著改變淡水和河流衍生物質(zhì)在北極的傳播方式，對生態(tài)系統(tǒng)、生物地球化學(xué)循環(huán)和海洋動態(tài)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。”
這項(xiàng)研究也挑戰(zhàn)了長期以來人們認(rèn)為極地漂移是一條穩(wěn)定的河水輸送帶的認(rèn)知。該現(xiàn)象最早在19世紀(jì)90年代挪威探險(xiǎn)家弗里喬夫·南森（Fridtjof Nansen）歷史性的弗拉姆號探險(xiǎn)中被發(fā)現(xiàn)，而130多年后的這些最新發(fā)現(xiàn)表明，極地漂移在空間和時(shí)間上都具有很大的變化性。
北極運(yùn)輸?shù)拇嗳跷磥?/strong>
勞克特博士補(bǔ)充道：“雖然這項(xiàng)研究并非關(guān)注單一化合物，但它闡明了潛在的傳輸機(jī)制——這對于預(yù)測北極物質(zhì)傳輸在氣候變暖背景下將如何演變至關(guān)重要。如果連這條標(biāo)志性洋流都如此活躍，那么整個(gè)北冰洋可能比我們想象的更加多變和脆弱。”
編譯自/ScitechDaily
熱門跟貼