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摘要:科学家给海豹配备了临时卫星标签,并让它们在南极洲的海冰下游泳,以收集有关水状况的数据。南极冬季冰层上的大洞从上世纪70年代开始零星出现,但其形成的原因在很大程度上是神秘的。坎贝尔说,第一个因素是一种称为南部环形模式的气候模式的一部分。坎贝尔说,如果碳通过波利尼亚斯进入大气层,这些开阔的水域开口可能会对气候变化产生轻微的影响。坎贝尔说,目前的南极模式似乎比实际存在的预测更多的玻利尼亚。
大洞从上世纪70年代开始零星出现,但其形成的原因在很大程度上是神秘的。
科学家在漂浮机器人和装备了技术的海豹的帮助下,现在可能有了答案:新的研究发现,所谓的波利尼亚斯(俄语中的“开阔水域”)似乎是风暴和盐的结果。
波利尼亚斯最近受到了很多关注,因为2016年和2017年在威德尔海开了两个非常大的波利尼亚斯;在后一个事件中,开阔水域的面积超过了115097平方英里(298,《地球物理研究快报》(Geophysical Research Letters)4月份发表的一篇文章称,
现在对波利尼娅地层中的海洋条件进行了最全面的研究,发现这些开阔水域的延伸是由于短时间尺度的气候变化和特别恶劣的天气造成的。波利尼亚斯号还向大气释放了大量深海热量,其后果科学家仍在研究中。【南极洲:冰雪覆盖的世界底部(照片)】
2017年9月25日,美国宇航局(NASA)卫星发现了南极海岸附近海冰上的洞。(美国宇航局)“它可能会改变南极洲周围的天气模式,”研究负责人、华盛顿大学海洋学博士生伊桑·坎贝尔(Ethan Campbell)对《现场科学》(Live Science)说可能更远。
观测公海的研究人员已经怀疑,近年来风暴在波利尼亚斯的形成中起了一定作用。大气科学家4月在《地球物理研究杂志:大气》上发表的一篇论文指出,2017年有一场风速高达72英里/小时(117公里/小时)的特别猛烈的风暴,
,但尽管2016年和2017年的冬季风暴是极端的,但风暴海是南极冬季的常态,坎贝尔说,
“如果只是风暴,我们会一直看到波利尼亚斯,但我们不会,”他说。相反,大型波利尼亚斯是相对罕见的。1974年、1975年和1976年有三个巨大的浮标,但直到2016年才有意义。
坎贝尔和他的团队从两个机器人,人类大小的浮标中提取数据,这些浮标是由国家科学基金会资助的南大洋碳和气候观测与建模项目(SOCCOM)在威德尔海部署的。坎贝尔说,漂浮物在洋流中漂离海面约一英里,收集水温、盐度和碳含量的数据。
作比较,研究人员还利用南极考察船甚至科学海豹(野生鳍足动物,配有小型仪器)的全年观测数据,在这些动物进行日常旅行时收集海洋数据。
风暴海组合在一起,这些观测解释了2016年和2017年波利尼亚斯的全部故事。坎贝尔说,第一个因素是一种称为南部环形模式(厄尔尼诺的极地模式)的气候模式的一部分。坎贝尔说,一种经常性的气候变化可以把风带到离南极海岸更远的地方,在这种情况下,风会变得更弱,或者更靠近海岸,变得更强。当这种变化使风变得越来越近、越来越强时,就会产生更多的暖咸水从威德尔海深处向更冷、更新鲜的海面涌上来。[照片中:研究船驶向“隐藏的”南极生态系统]
这种气候模式和随后的上升流使2016年的海洋表面异常盐碱化,坎贝尔说,这反过来使海水更容易垂直混合。通常,盐度的差异会使海洋层保持分离,就像密度较低的石油漂浮在水面上拒绝混合一样。但由于海洋表面异常咸表面和更深的水域之间的差异较小。“KdSPE”“KdsPS”“海洋表面异常咸,这使得障碍物的混合变得较弱,”坎贝尔说,“KDSPE”“KDSPs”现在所需的海洋有一点搅动。2016年和2017年的冬天提供了勺子。大风暴产生的风和浪将海水垂直混合,从融化海冰的海底带来温水。
形成的波利尼亚斯的影响仍然有些神秘。研究人员发现,海底的内部温度降低了0.36华氏度(0.2摄氏度)。坎贝尔说,释放出的热量可能会改变当地的天气模式,甚至在全球范围内改变风向。他说,
更令人担忧的是,在玻利尼亚期间暴露在大气中的深海可能富含碳。南极深水区是海洋生物的墓地,海洋生物腐烂时会释放出碳。坎贝尔说,如果碳通过波利尼亚斯进入大气层,这些开阔的水域开口可能会对气候变化产生轻微的影响。
波利尼亚斯是否会这样做,坎贝尔说,但这项新的研究应该有助于科学家确定南极洲气候变化的更多细节。坎贝尔说,目前的南极模式似乎比实际存在的预测更多的玻利尼亚。现在,气候建模者将有更多的数据来改进这些预测,为了解气候变化创造一个更好的虚拟南极洲。
这项研究发表在6月10日的《自然》杂志上。
照片:在南极洲罗斯冰架下潜水照片:南极洲拉森C冰架穿越时间-冰南极洲将在令人难以置信的鸟瞰图中给你惊喜最初出版关于生命科学
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