研究人员现在知道为什么南极洲的莫德隆起冰湖在2016年和2017年变得和瑞士一样大，从几乎看不见。这张照片显示了莫德隆起冰湖及其周围海冰浓度的数据图像。来源:Birte g

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　　最近的一项研究通过详细说明海洋和大气的相互作用，解释了一个巨大的南极海冰开口的形成。

　　研究人员在南极洲周围的海冰上发现了一个罕见的开口背后缺失的谜团，这个开口几乎是威尔士的两倍大，发生在2016年和2017年的冬天。

　　2024年5月1日发表在《科学进展》(Science Advances)杂志上的一项研究揭示了一个关键的过程，这个过程一直困扰着科学家，即这个被称为冰穴的开口是如何形成并持续数周的。

　　来自南安普敦大学、哥德堡大学和加州大学圣地亚哥分校的研究人员研究了莫德隆起多冰湖，莫德隆起多冰湖以威德尔海的水下山状地貌命名，莫德隆起就是在莫德隆起之上生长的。

　　他们发现，多冰湖是由风、洋流和海底独特的地理位置之间复杂的相互作用形成的，这些相互作用将热量和盐输送到海面。

　　在南极洲，海洋表面在冬天结冰，海冰覆盖的面积大约是美国大陆的两倍大。

　　在沿海地区，海冰每年都会融化。在这里，强烈的海风从大陆吹走，把冰推开，露出下面的海水。在距离海岸数百公里的海面上，这些冰丛很少在公海上形成，那里的海水深度达数千米。

　　美国国家航空航天局卫星图像的莫德隆起冰。当温暖的海水被洋流带到海面上时，开放海洋上的海冰就会形成冰礁。图片来源:美国宇航局地球天文台

　　历史的公司文本和最近的观察

　　南安普顿大学的博士后研究员Aditya Narayanan领导了这项研究，他说:“莫德隆起冰湖是在20世纪70年代发现的，当时首次发射的遥感卫星可以看到南大洋上的海冰。它在1974年至1976年的连续冬季持续存在，当时的海洋学家认为这是每年都会发生的现象。但自20世纪70年代以来，这种情况只是偶尔发生，而且间隔时间很短。

　　“自20世纪70年代以来，2017年是我们第一次在威德尔海发现如此庞大且寿命如此长的冰湖。”

　　在2016年和2017年期间，威德尔海周围的大环流变得更强。这样做的后果之一是，深层的温暖咸水上升，使盐和热更容易垂直混合到地表水中。

　　海洋动力学的作用

　　哥德堡大学物理海洋学教授、该研究的合著者法比安·罗凯说:“这种上升流有助于解释海冰是如何融化的。但是随着海冰的融化，导致地表水的新鲜，这反过来应该会阻止混合。因此，要使冰陆群持续存在，必须发生另一个过程。肯定有其他地方输入了盐。”

　　研究人员使用了遥感海冰图、自主浮子的观测结果和标记的海洋哺乳动物，以及海洋状态的计算模型。他们发现，当威德尔海流在莫德隆起周围流动时，汹涌的漩涡将盐带到了海山的顶部。

　　从这里开始，一种被称为“埃克曼运输”的过程将盐转移到莫德隆起的北侧，那里是冰湖最早形成的地方。埃克曼输送是指水与上方的风向成90度角移动，从而影响洋流。

　　同样来自南安普顿大学的合著者Alberto Naveira Garabato教授说:“Ekman运输是必不可少的缺失成分，它是增加盐的平衡和维持盐和热量向地表水混合所必需的。”

　　多冰湖是在海洋和大气之间进行大量热量和碳传递的区域。以至于它们可以影响该地区的热量和碳收支。

　　长期影响及趋势

　　来自加州大学圣地亚哥分校的萨拉·吉尔教授是该研究的另一位合著者，他说:“珊瑚虫形成后的印记可以在水中保留多年。它们可以改变水的流动方式以及洋流将热量带到大陆的方式。这里形成的稠密水域可以扩散到全球海洋。”

　　一些与莫德隆起多冰区形成有关的过程，如深水和咸水的上涌，也在推动南大洋海冰的普遍减少。

　　吉尔教授补充说:“自20世纪70年代开始观测以来，南大洋的海冰首次出现了负面趋势，这种趋势始于2016年左右。在此之前，它一直保持一定程度的稳定。”

　　该研究由欧洲H2020项目SO-CHIC(南大洋-碳和热对气候的影响)资助。