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F123E4挪威,巴伦支海,斯瓦尔巴群岛,苏约亚尼,七岛。东北斯瓦尔巴自然保护区。(80°49′06 N 21°31′36 E)流动冰。
挪威斯瓦尔巴群岛的巴伦支海。 图片来源:Cindy Hopkins/Alamy Stock Photo。
海洋
2018年6月25日16:00

北冰洋的“大西洋化”使其向新的气候体制倾斜

罗伯特在筹划

25.06.2018 |下午4:00
海洋 北冰洋的“大西洋化”使其向新的气候体制倾斜

一项新的研究表明,气温上升和海冰减少正在推动北极巴伦支海的“快速气候变化”。

这项研究发表在自然气候变化的研究发现,气候变暖和海冰体积减少“可能很快”会使巴伦支海完成从寒冷、新鲜的北极水域到温暖、咸的大西洋水域的过渡。

该研究的主要作者告诉Carbon Brief,如果目前的趋势继续下去,这种转变可能会在“2040年左右”发生。必威手机官网该研究警告说,这将对更广泛的生态系统和商业捕鱼产生“未知的后果”。

“Atlantification”

这篇新论文称,巴伦支海位于“北冰洋的门口”,南面大致被俄罗斯和斯堪的纳维亚半岛包围,西北是斯瓦尔巴群岛,东部是俄罗斯的新地群岛。

它大致分为两个地区。巴伦支北部的海水寒冷、新鲜,经常被海冰覆盖,而南部的海水来自大西洋,温暖而含盐,这防止了表面结冰。

下图更详细地说明了这一点。在左手边,大西洋区域——巴伦支海南部和更远的地方——相对温暖,混合良好。右边是北极内部,那里有一大片冰冷的、被冰雪覆盖的北极水坐落在更深的大西洋层上。北极地区高度“分层”,这意味着不同的水层在很大程度上是分开的。

中央部分显示了巴伦支海北部的“边界”地区。这里有一层较浅的北极水层,通常只在冬季被海冰覆盖。

大西洋(左)和北极(右)海洋气候域之间的边界区域示意图。大西洋地区有温暖和含盐的大西洋水(红色)占据整个水柱,并有大量的热量损失到大气中(在冬季)。北极地区是寒冷的,分层的,被海冰覆盖,在大西洋深处有一个中间的寒冷和新鲜的北极水层(蓝色)。在北极地区,来自大西洋深层的热量和盐的向上通量在边界地区最大,那里的分层作用较弱。资料来源:Lind et al。(2018)

但是,近年来,科学家已经证明随着大西洋海水流入的增加,巴伦支海的“大西洋化”扩大了海冰无法形成的区域。这导致了巴伦支海冰层范围的缩小特别是在东部地区。

这项新研究利用从船只和卫星收集的几十年数据,调查了这些变化背后的原因,发现它们最终是由北极气温上升和相关海冰减少造成的。

翻天覆地的变化

海冰在保持巴伦支海北部的北极气候体系中起着关键作用。除了在其表面形成的海冰之外,该地区每年还会吸收“进口”的海冰从北极中部借着风。

当进口的海冰在春季和夏季融化时,就会向巴伦支海提供大量淡水。这些冰冷的淡水增加了北部地区的北极层,帮助维持分层,作为下面温暖的大西洋海水的屏障。

但巴伦支海每年接收的冰量正在减少。研究发现,2000年至2015年期间,平均每年进口冰的面积比1979年至2009年期间减少了40%左右。该研究称,进口海冰的减少量“更大”,约为60%。

这与观察到的情况相符北极海冰覆盖面积减少这篇论文称,这降低了“大量海冰流入巴伦支海的可能性,无论是在体积上还是在面积上”。海冰减少意味着流入巴伦支海北部的淡水减少。

下图显示了巴伦支海北部的海冰进口量(蓝线)和淡水含量(黑线)自1970年以来的变化情况。近年来,两者都急剧下降,而地表水的盐度则相应增加(红色)。这张图表显示了盐度变化的反向变化——因此,一条下降的线是一条增加的线——以便更容易地比较这三个指标。

图中显示了巴伦支海10月至5月期间估计的海冰进口量(蓝线)、表层盐度(红色)和淡水含量(黑色)。左轴为实际值,右轴为相对于1979-2015年平均值的标准化异常。注:盐度图为倒转,上升线表示下降,反之亦然。资料来源:Lind et al。(2018)

淡水含量的下降削弱了将上层寒冷的北极淡水与下层温暖的、密度更大的大西洋水分开的分层。当这两层混合时,它将温暖的咸水从深处带上来,使海冰更难在接下来的冬天形成。

第一作者说,这一过程也有助于解释巴伦支海北部变暖的“热点”Sigrid Lind博士他是哈佛大学物理海洋学和气候科学的研究员biwei6868海洋科学研究所biwei6868卑尔根大学在挪威。她告诉Carbon 必威手机官网Brief:

“因此,北极变暖热点的一个可能原因是,海冰流入的减少造成了淡水的大量损失和分层的减弱,从大西洋深处带来了热量和盐,使北极层变暖,减少了冬季海冰覆盖,增加了冬季地表空气温度。”

研究发现,巴伦支海的所有三层现在都比1970年至1999年的基线时期要暖和得多。

该论文称,巴伦支海顶部60米的温度在21世纪比1970- 1999年上升了1.5摄氏度,而60米以下的温度则上升了0.5-0.8摄氏度。这三层的盐度在21世纪初也有所增加。

“第一个输掉战斗的人”

该论文称,研究结果表明,来自北极的海冰供应是保持巴伦支海北部“寒冷、分层和海冰覆盖”的必要条件。

该论文称,这些发现还指向了“物理环境的根本性转变”,巴伦支海北部可能是“第一个在与大西洋海水的战斗中失败的(前沿地区)”。

模型模拟表明,巴伦支海北部水域从北极型向大西洋型的转变可能在本世纪末发生。但林德说,这“可能会发生得更快”:

“如果2000年至2016年100米以上淡水含量继续下降,到2040年左右淡水含量将为零,这意味着没有分层。”

林德说,确切的时间将在很大程度上取决于北极海冰减少的速度和流入巴伦支海的海冰的高度变化。这可能会加速或减缓这种转变。

这篇论文说,如此迅速的变化将是一个“历史上罕见的”时刻,此前只有在对地球漫长历史的古气候研究中有记录。

进入未知

该论文警告说,在巴伦支海北部过渡到大西洋政权将对更广泛的生态系统产生“未知的后果”。

一方面,商业鱼类资源可能会向北扩展到新的地区研究显示大西洋鱼类已经在夏季进入巴伦支海北部。

然而,目前尚不清楚北极生态系统的丧失将如何影响大西洋物种。例如,“the”毛鳞鱼它是几种商业鱼类的主要猎物,以与海冰边缘有关的物种为食,”林德指出。

CFBRX4在加拿大拉布拉多、纽芬兰和拉布拉多的福托捕获的毛鳞鱼特写。

加拿大拉布拉多的福托捕获的毛鳞鱼特写。图片来源:All Canada Photos/Alamy Stock Photo。

此外,目前享受巴伦支海北极环境的生物的处境可能会“变得危急”,林德说:

“在巴伦支海北部的北极生态系统中,有适应寒冷、分层和海冰覆盖的北极气候的物种,包括与冰有关的海洋哺乳动物。”

Igor Polyakov教授国际北极研究中心他没有参与这项研究,他也认为影响可能相当大。他告诉碳简报:必威手机官网

“手稿中提出的讨论正确地指出,这一地区可能很快就会从北极气候转移到大西洋气候类型。这些变化的后果可能是广泛而巨大的。”

Polyakov补充说,尽管结果的时间存在不确定性,但由于巴伦支海的一组“出色”的温度和盐度观测数据以及卫星数据,这项研究具有“坚实的基础”。

Lind, S.(2018)巴伦支海北部的北极变暖热点与海冰进口减少有关,自然气候变化,doi: 10.1038 / s41558 - 018 - 0205 - y

更新02/07/2018:本文已更新,以澄清图表中的盐度线(红线)是倒置的。

来自这个故事
  • 北冰洋的“大西洋化”使其向新的气候体制倾斜
  • 到2040年,北冰洋可能过渡到新的气候体制
  • 北冰洋正经历向大西洋条件的“快速气候转变”

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