科学家终于能够解释南极海冰上存在巨大洞穴的原因

科学家终于能够解释南极海冰上存在巨大洞穴的原因 研究人员现在知道了为什么南极洲的Maud Rise冰间湖在 2016 年和 2017 年从几乎看不到海冰到变得和瑞士一样大的原因。图为Maud Rise冰间湖及其周围海冰浓度的数据图像。图片来源:Birte Gülk2024 年 5 月 1 日,发表在《科学进展》(Science Advances)上的一项研究揭示了科学家们一直无法理解的一个关键过程,即这种被称为"聚能区"(polynya)的开口是如何形成并持续数周的。由南安普敦大学、哥德堡大学和加州大学圣地亚哥分校的研究人员组成的研究小组研究了Maud Rise冰间湖- 因其生长在威德尔海的水下山状地貌上而得名。他们发现,风、洋流和海底独特的地理环境之间复杂的相互作用,将热量和盐分输送到海面上,从而产生了这种现象。在南极洲,冬季海洋表面结冰,海冰覆盖面积约为美国大陆面积的两倍。在沿海地区,海冰每年都会出现裂口。在这里,沿海强风吹离大陆,将冰层推开,露出下面的海水。在离海岸几百公里远、水深几千米的开阔海域,海冰上形成的多旋回要罕见得多。美国国家航空航天局卫星拍摄的Maud Rise冰间湖。当暖水被洋流带到海面上时,开阔大洋上的海冰就会形成多水层。资料来源:美国宇航局地球观测站领导这项研究的南安普敦大学博士后研究员阿迪提亚-纳拉亚南(Aditya Narayanan)说:"Maud Rise冰间湖是在 20 世纪 70 年代发现的,当时首次发射了可以观测南大洋海冰的遥感卫星。从 1974 年到 1976 年,它连续出现了几个冬天,当时的海洋学家认为这是每年都会出现的现象。但自 20 世纪 70 年代以来,它只是偶尔出现,而且间隔时间很短。""2017年是自上世纪70年代以来,我们第一次在威德尔海出现如此大面积和长寿的冰间湖"。2016 年和 2017 年期间,环绕威德尔海的大型环形洋流变得更加强劲。其后果之一是,深层的暖咸水上升,使盐分和热量更容易垂直混合进入表层海水。这项研究的共同作者、哥德堡大学物理海洋学教授法比安-罗凯(Fabien Roquet)说:"这种上升流有助于解释海冰是如何融化的。但是,海冰融化会导致表层水变清,这反过来又会阻止混合。因此,必须有另一个过程才能使冰间湖持续存在。必须有额外的盐分从某个地方输入。"研究人员利用遥感海冰地图、自主浮标和标记的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,当威德尔海海流围绕冰间湖起流动时,湍流漩涡将盐分带到海山顶部。从这里开始,一种叫做"埃克曼迁移"的过程帮助将盐分迁移到了Maud Rise的北侧,也就是多岩层最初形成的地方。埃克曼漂移是指水流与上方的风向成 90 度角移动,从而影响洋流。合著者、南安普顿大学的阿尔贝托-纳维拉-加拉巴托教授说:"埃克曼输运是增加盐分平衡、维持盐分和热量向地表水混合所必需的重要因素。"这项研究的另一位合著者、加州大学圣地亚哥分校的萨拉-吉尔教授说:"多旋回带形成后,其印记会在水中保留多年。它们会改变水的流动方式以及洋流将热量带向大陆的方式。在这里形成的浓密水域可以遍布全球海洋。"Maud Rise冰间湖形成的一些过程,如深层咸水上涌,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,南大洋海冰首次出现了负增长趋势,这一趋势始于 2016 年左右。在此之前,它一直保持一定程度的稳定。" ... PC版: 手机版:

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惊人的160米解冻:科学家发现格陵兰冰川巨大的厚度损失

惊人的160米解冻:科学家发现格陵兰冰川巨大的厚度损失 据测量,北纬 79°冰川下的融化速度为每年 130 米。格陵兰东北部陆基仪器和机载雷达的测量结果揭示了北纬 79°冰川的冰层流失程度。阿尔弗雷德-魏格纳研究所的研究结果表明,自 1998 年以来,冰川厚度减少了 160 多米。冰川厚度大幅减少的主要原因是温暖的洋流正在从下面融化冰川。高气温导致地表形成湖泊,湖水通过冰层上的巨大通道流入海洋。一个研究小组在科学杂志《冰冻圈》(The Cryosphere)上报告说,其中一条通道高达 500 米,而上面的冰层只有 190 米厚。格陵兰东北部的一个乡村营地是利用直升机在北纬 79°冰川难以进入的部分部署采用现代雷达技术的自主测量设备的基地之一。阿尔弗雷德-魏格纳研究所(Alfred Wegener Institute)、亥姆霍兹极地与海洋研究中心(AWI)的极地飞机进行的测量飞行和卫星数据也被纳入了一项科学研究,现已发表在科学杂志《冰冻圈》(The Cryosphere)上。Ole Zeisig 开始对 79 北冰川进行 pRES(雷达)测量。资料来源:阿尔弗雷德-魏格纳研究所 / Niklas Neckel本研究探讨了全球变暖如何影响浮冰舌的稳定性。这对格陵兰岛和南极洲的剩余冰架都非常重要,因为冰架不稳定通常会导致冰流加速,从而导致海平面上升。冰川变化与观测"自2016年以来,我们一直在使用自主仪器对北纬79°冰川进行雷达测量,从中我们可以确定融化率和变薄率,"该出版物的第一作者、AWI冰川学家Ole Zeising博士说。"此外,我们还使用了 1998 年、2018 年和 2021 年的飞机雷达数据,这些数据显示了冰层厚度的变化。我们能够测出,在全球变暖的影响下,北纬 79°冰川在最近几十年发生了显著变化。"该研究显示了温暖的海洋流入和变暖的大气层如何共同影响格陵兰东北部 79°N-冰川的浮冰舌。就在最近,AWI 的一个海洋学小组才发表了有关这一主题的模型研究。现在展示的这组独特的观测数据显示,在向冰盖过渡附近的大片区域出现了极高的融化率。此外,冰层底部从陆地一侧形成了巨大的通道,这可能是因为巨大湖泊的水通过冰川冰层排出。近几十年来,这两个过程导致冰川严重变薄。由于融化速度极快,自 1998 年以来,浮冰舌的冰层变薄了 32%,尤其是在冰层与海洋接触的接地线上。此外,冰层底部形成了一条 500 米高的通道,并向内陆蔓延。研究人员将这些变化归因于浮舌下方空腔中的暖洋流,以及大气变暖导致的地表融水径流。一个令人惊讶的发现是,自 2018 年以来,融化率有所下降。一个可能的原因是海洋流入的水温较低。参与这项研究的安杰利卡-亨伯特(Angelika Humbert)博士教授说:"这个系统在如此短的时间尺度内做出反应,这对于冰川等实际上具有惰性的系统来说是令人惊讶的。""我们预计,这个浮动冰川舌将在未来几年到几十年内碎裂,"AWI 冰川学家解释说。"我们已经开始对这一过程进行详细研究,以便最大限度地了解这一过程。虽然已经发生过几次这样的冰架解体,但我们只能在随后收集数据。作为一个科学界,我们现在处于一个更好的位置,因为我们在冰架崩塌之前就已经建立了一个非常好的数据库"。编译自:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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南极巨大冰山崩解 科学家称为自然过程 一块巨大的冰山从南极布伦特冰架分裂脱离。科学家说,冰山脱裂是“冰架崩解”这种自然过程所造成的,并非气候变化的结果。科学家一直在观察布伦特冰架的主要裂缝,并已经预料到裂缝会扩大到完全断裂。英国南极研究站距离裂缝20公里远,科研人员没有任何危险。

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南极洲的隐秘绿洲:科学家在冰海中发现潜在的生命摇篮 研究表明,南极洲海冰中的开阔水域面积不断扩大,可能会使沿海动植物在未来得以生长,从而随着气候变化而改变当地的生态系统。图片来源:Ceridwen Fraser在奥塔哥海洋科学系研究员格兰特-达菲(Grant Duffy)博士的领导下,研究小组发现了意想不到的证据,表明南极洲周围的多水层面积正在急剧增加,而且它遵循着一个有趣的周期,大约每16年增加和缩小一次。达菲博士说:"这些趋势令人着迷我们以前从未注意到它们。我们还不完全清楚是什么在驱动这种周期模式,但它对生态的影响可能是巨大的。"共同作者、澳大利亚莫纳什大学研究海洋-大气相互作用的科学家 Ariaan Purich 博士说,周期模式似乎与大气驱动因素相吻合,其中包括环南极模式,这是一种环绕南极并影响新西兰和澳大利亚天气的气候现象。"最近南极海冰覆盖率创历史新低与海洋变暖有关,"Purich 博士说。"在沿海环境中,大规模的大气变化和趋势会与不断变化的海洋条件相互作用,从而影响海冰的覆盖范围。这些发现为我们提供了令人兴奋的见解,有助于我们预测未来沿海海冰的覆盖范围。"该研究的资深作者、海洋科学系的 Ceridwen Fraser 教授说,这些结果对于预测南极洲沿海生态系统在气候变暖时会发生什么也至关重要。弗雷泽教授说:"我们知道,许多非本地动植物都可以到达南极洲,例如通过漂浮的海带漂流到南极洲。目前,由于沿岸冰层的冲刷,它们大多无法定居。冰层的减少可能会给一些沿海动植物创造定居的机会这对南极本地沿海生态系统有着重大影响。"达菲博士表示同意。他说:"我们的研究表明,随着气候变暖,南极沿岸的开阔水域面积正在不断扩大。这些不断变化的沿海环境意味着生态系统必须适应和改变。"编译自/scitechdaily ... PC版: 手机版:

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科学家破解140年前南极巨型海蜘蛛繁殖之谜 夏威夷大学马诺阿分校的研究人员对南极洲巨型海蜘蛛的繁殖行为有了重大发现,揭示了巨型海蜘蛛的发育过程,并为更广泛的海洋生态系统提供了启示。这项研究涉及在冰下观察交配行为和卵的发育,标志着在了解这些以"极地巨人"著称的生物方面取得了突破性进展,并对全球海洋生物学产生了影响。资料来源:R. Robbins海蜘蛛,或称pycnogonids,是在全球海洋栖息地发现的一类类似蜘蛛的无脊椎动物。大多数物种比指甲还小,但一些南极物种的腿展(一条腿的顶端到另一条腿的顶端)超过一英尺。这些动物是"极地巨人症"的一个著名例子。"极地巨人症"是指极地地区(如北极和南极)的某些生物比气候温暖地区的同类长得大得多的现象。""在大多数海蜘蛛中,父母中的雄性会在婴儿发育期间抱着它们四处走动来照顾它们,"马诺阿大学生命科学学院教授兼首席研究员艾米-莫兰(Amy Moran)说。"奇怪的是,尽管描述和研究可以追溯到140多年前,但从来没有人见过南极巨型海蜘蛛育雏,也不知道它们的发育情况。"莫兰的实验室研究极地巨型动物已有十多年。2021 年 10 月,莫兰和生命科学学院博士生亚伦-托(Aaron Toh)和格雷厄姆-洛贝特(Graham Lobert)等人组成的研究小组在南极洲进行实地考察时,发现了一个突破性的发现。他们潜入冰下,用手收集了似乎正在交配的巨型海蜘蛛群,并将它们运送到水箱中进行观察。左起:Graham Lobert、Aaron Toh 和 Amy Moran。图片来源:马诺阿大学令他们惊讶的是,两个不同的交配群体产下了数千枚小卵。父母中的一方(很可能是父亲)没有像大多数海蜘蛛那样带着孩子直到孵化,而是花了两天时间将卵附着在岩石底部,让它们在那里发育数月,然后孵化成小幼虫。研究人员的发现发表在2024年2月的《生态学》上。Toh说:"我们非常幸运能够看到这一切。有机会在南极洲直接与这些神奇的动物一起工作,意味着我们可以学到一些从未有人想到过的东西"。产卵后几周内,卵上长满了微型藻类,提供了完美的伪装。洛贝特说:"即使我们知道卵在那里,我们也几乎看不到它们,这可能就是研究人员以前从未见过这种情况的原因。"莫兰在一次研究潜水中,捡到一只大海蜘蛛。资料来源:R. Robbins英国南极调查局的著名南极生物学家劳埃德-佩克(Lloyd Peck)没有参与这项研究,他说:"南极海洋物种的一般生态学和繁殖生物学仍然是一个未知数,我们只掌握了少数物种的数据,因此,像这样的论文对于揭示动物在世界海洋中研究最少的地区之一是如何运作的,具有相当重要的意义。"编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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新研究揭示北极海冰活动如何影响东亚冬季气温 最近的研究强调了北极海冰减少对“北极暖、欧亚冷”气候模式的重大影响,研究表明大气条件会产生不同的影响。未来预测表明,到本世纪中叶,北极冬季冰层形成将会增加,这为持续的气候变化提供了见解。2023 年 3 月 20 日,格陵兰迪斯科湾的海冰。图片来源:Lars Henrik Smedsrud北极海冰一直在迅速减少,过去 40 年来,夏季海冰面积每十年减少约 12.2%。早期研究表明,北极海冰减少在推动“北极暖,欧亚冷”气候模式方面发挥了关键作用。然而,现有观测资料的局限性引发了人们对内部大气变化是否可能掩盖海冰减少的真正影响的质疑。卑尔根大学地球物理研究所高级研究员、《大气科学进展》杂志上发表的研究报告的通讯作者何胜平博士利用大规模实验来解开北极海冰损失和内部大气变化对这种气候模式的影响。该研究与多家国际机构合作,发现海冰减少确实可以引发“北极暖、东亚冷”模式。然而,海冰减少对东亚的降温效应很容易被大气变化所掩盖,导致更显著的冷或暖异常。该团队还研究了未来北极海冰的变化,重点关注新形成的冬季冰层。随着北极变暖,冬季开阔海洋面积的增加使得更多新形成的冰层得以形成。这些新形成的冰层为北极-空气-海洋相互作用和北半球更广泛的大气联系提供了重要信息。他们的发现表明,在各种排放情景下,北极冬季新形成的冰预计会持续增加到本世纪中叶,此后在较为温和的情景下会趋于稳定,但在较高的排放下则会减少。这些新研究不仅量化了北极海冰对冬季气温的直接影响,还揭示了冬季北极新形成的冰的增加趋势。这些发现为“新北极”时代的气候变化提供了重要见解。编译自/scitechdaily ... PC版: 手机版:

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科学家揭开格陵兰接地带融化之谜

科学家揭开格陵兰接地带融化之谜 彼得曼冰川排水量约占格陵兰冰原的 4%,它正无情地向北冰洋移动。一项新的观测和建模研究表明,冰川比以前想象的更容易受到温暖海水侵入其底部的影响,从而导致加速融化,并增加未来海平面上升的潜在严重性。图片来源:Eric Rignot / UCI在最近发表在《地球物理研究快报》上的一篇论文中,由加州大学洛杉矶分校领导的研究小组利用欧洲多项卫星任务提供的雷达干涉测量数据绘制了彼得曼冰川的潮汐运动图,并利用麻省理工学院的通用计算模型估算了气候变化对冰川、海水和陆地等复杂环境的影响。冰川与海洋相互作用认识的进展"卫星数据显示,随着潮汐的变化,冰川会移动几公里(或几千英尺),"第一作者、加州大学洛杉矶分校地球系统科学博士候选人拉特纳卡尔-加迪(Ratnakar Gadi)说。"通过将这种迁移计入麻省理工学院的海洋数值模型,我们能够估算出 2000 年到 2020 年间冰层大约会变薄 140 米(460 英尺)。平均而言,融化速度从 20 世纪 90 年代的每年约 3 米增加到 2020 年代的每年 10 米。"该论文的资深合著者、加州大学洛杉矶分校地球系统科学教授埃里克-里格诺特(Eric Rignot)说,他的团队近年来进行的这项研究和其他研究使极地冰川研究人员对海洋和冰川相互作用的思考发生了根本性转变。"长期以来,我们一直认为冰与海洋之间的过渡边界是尖锐的,但事实上并非如此,它扩散到一个非常宽的区域,即'接地带',有几公里宽,"里格诺特说,他同时也是美国宇航局JPL的高级研究科学家。"海水随着该区域海洋潮汐的变化而涨落,并从下往上有力地融化接地冰"。加迪说,根据模型预测,接地带空腔口附近的融化率最高,高于冰架空腔内的其他地方。冰下水温升高和海水入侵增加,解释了沿彼得曼中央流线观测到的冰层变薄的原因。根据这项研究,接地带空腔的拉长形状是导致冰加速融化的主要原因。在仅考虑海洋温度升高的情况下运行数值模型时,研究小组发现冰层变薄了约 40 米。在第二次建模中,接地带空腔从 2 公里增加到 6 公里,在这种情况下,冰层变薄增加到 140 米。对未来海平面上升预测的影响加迪说:"这些建模结果得出结论,接地带长度的变化比单纯的海洋温度升高更能显著增加融化量。研究人员指出,接地带冰雪融化减少了冰川流向大海时的阻力,加速了冰川的后退。研究人员说,这是预测未来海平面上升严重程度的一个关键因素。"里格诺特说:"本文发表的结果对冰原建模和海平面上升预测具有重大意义。早先的数值研究表明,如果将接地带的融水计算在内,冰川质量损失的预测值将增加一倍。本研究的建模工作证实了这些担忧。冰川在海洋中的融化速度要比之前假设的快得多。"编译自:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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