深海冷水洋流第四個來源現身

2021-01-12 中國科學院

象海豹幫助科學家繪製深層洋流地圖。圖片來源:Martin Biuw

通過追蹤象海豹離開南極洲的航線,以及藉助衛星圖像和海底傳感器的幫助,研究人員發現了深海冷水洋流的一個缺失已久的來源。而這種洋流能夠幫助調節地球氣候。

南極底層水(AABW)是冰冷的高鹽度海水,密度比一般海水要大,這些水沉於深海之中,並隨著緩慢的洋流向北移動。目前,已知的AABW來源共有3種:第一個來源發現於1940年,位置在威德爾海中,另外兩個來源分別在上世紀60年代和70年代被發現,主要位於羅斯海和東南極洲的阿黛利海岸。

但是多年來,研究人員發現,已知的3個來源並非AABW的所有源頭。尤其是科學家在取自一個名為「威德爾渦旋」的海區水樣中,發現了一種含氯氟烴的大氣汙染物。這表明,深層海水在取樣前不久曾接觸到了空氣,而已知的幾個AABW源頭都難以做到。

現在日本北海道大學物理海洋學家Kay Ohshima及其同事發現了AABW的第四個源頭:達恩利角冰湖,相關研究報告刊登於近期出版的《自然—地球科學》期刊上。

冰湖是海上浮冰附近的開闊水面,風阻止這裡冰凍,並且洋流捲走了剛剛凍結的冰。同時,冰湖水含鹽量相對較高,因為附近海水結冰時,使得鹽分轉移到這裡。

懷揣著「缺失源頭可能是一個冰湖」的假設,研究人員使用衛星探測器搜尋那些冰層能夠迅速形成的冰湖區。衛星數據顯示,達恩利角可能是一個很好的候選者。於是,研究人員將儀器固定在海底,希望能夠找到下降洋流。此外,他們還使用了攜帶著海洋條件監控設備的象海豹所收集的數據。

「海豹能夠進入那些船隻無法到達的海域,在冬季時尤為如此。」該研究的合作者、澳大利亞南極氣候和生態系統聯合研究中心物理海洋學家Guy Williams說。

這些象海豹幫助科學家確認了之前的假設。「數隻海豹在深達1800米的大陸斜坡覓食,它們穿過一種密度大的水層遊向深淵。這些海豹帶給我們極為稀少和寶貴的冬季測量數據。」 Williams說。

這個新發現填補了研究人員理解南部海洋在全球氣候中所扮演角色的缺失一環。其中「包括二氧化碳、溫度、南極冰原穩定性和海平面變化。」美國賓夕法尼亞州立大學帕克分校的地球物理學家Richard Alley提到。

儘管如此,Williams和Ohshima表示,全球最多有1/8的AABW來源於達恩利角冰湖,而另一個相似的來源還未現身。

英國南極調查局的極地海洋學家Michael Meredith在一篇評論文章中寫到,假如AABW形成的總體速率下降,其所導致的冷水環流變化將對全球氣候產生重要影響。這使得海洋深處溫度升高,從而改變南極洲和熱帶地區的熱交換率。而且,他指出,由於水體熱脹冷縮,海平面將會上升,另外,溫度變化還會影響深海生態系統。

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