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走近科学,揭秘南极的神秘洞穴

2019-6-12@艾米 0 评论

每年冬天在南极威德尔海上形成的浮冰外壳都是一个令人费解的神秘之处。每隔一段时间,就会出现一个巨大的洞,露出下面黑暗冰冷的水域。

为什么这些洞会出现在某些年份而不是其他年份?它们为什么会出现?以前一直无法解释。但现在,结合漂浮的机器人、卫星图像和戴着小帽子的海豹,科学家们开始了解这一点。

这些洞被称为冰间湖(polynyas,也称 海冰穴),它们是相当知名和常见的。冰间湖实际上对南极的动物非常有用,例如海豹、鲸鱼和企鹅,它们在海冰下游动,需要浮出水面呼吸和休息。

走近科学,揭秘南极的神秘洞穴

但是威德尔海冰湖(Weddell Sea polynya)很奇特。1974年,在早期的卫星图像中,在一座名为莫德山(MaudRise)的水下山脉附近首次发现了它,它非常巨大,大约有新西兰那么大。随后,它在1975年和1976年重新出现,尽管该地区的气温远低于冰点。然而,1976年后它似乎几乎消失了

华盛顿大学的海洋学家伊桑·坎贝尔(Ethan Campbell)说:“我们认为海冰中的这个大洞是罕见的,也许是一个已经灭绝的过程。”

但在2016年,它再次出现,略小,大约相当于美国缅因州的大小,但却毋庸置疑的。随后它在2017年再次出现。今年早些时候的一项研究将2017年的冰间湖与飓风活动联系起来;然而,与许多全球现象一样,它可能并不像单一原因那么简单。

华盛顿大学的海洋学家斯蒂芬·里瑟(Stephen Riser)说:“这项研究表明,这种冰间湖实际上是由许多因素引起的。在任何一年中,可能会发生其中的一些事情,但除非满足所有这些因素,否则不会出现冰间湖。”

我们的技术明显好于20世纪70年代,由于气候破坏将对该地区产生影响,以及它如何影响世界其他地区,南极一直是一个受关注的区域。这意味着该团队有许多可用的数据流,包括几十年前的卫星数据。

还有来自南大洋碳和气候观测与模拟(SOCCOM)的数据,这是一个漂浮在南海的浮动仪器系统,监测温度、盐度和洋流,深度为2,000米。这始于2014年,所以有几年的数据。

而且,十多年来,科学家一直在为南象海豹配备Argos系统仪器,其中包括GPS、温度和盐度传感器。这提供了第三个数据流。

走近科学,揭秘南极的神秘洞穴

综合起来,这些可以让研究小组把造成这些神秘洞穴的原因的图片收集起来分析。

坎贝尔说“最近的冰间湖是由多种因素共同造成的,一个是异常的海洋条件,另一个是一系列非常强烈的风暴,几乎是飓风造成的,它们在威德尔海上空盘旋。”

研究小组发现,当强大的海风吹向南极海岸附近时,它们会在靠近莫德山的威德尔海上增加向上混合。莫德山会自行上升,然后迫使周围的海水变得稠密,从而在上方形成漩涡。其中两个漂浮仪器在这个漩涡中被困多年。

当海水特别咸的时候,就像2016年一样,冬季风暴会触发一个循环反馈回路,从下面的温水上升到水面,并与空气接触而变冷。这使得水密度更大,所以它会下降,被更多的温水代替,温水会被冷却,然后下降,等等。

反过来,所有这些循环都会阻止海冰的形成。研究人员表示,这可能会对气候产生进一步影响。那是因为在南极海底有一堆碳。

通常情况下,这种现象会逐渐在全世界的海洋中传播,但是如果冬天的风越来越强,频率也越来越高,正如预测的那样,由于气候的破坏,这种现象会导致更多的冰间湖,将更多的底水循环到海面上。

坎贝尔说:“数百年来,这种深层的碳储存库一直处于封闭状态,在冰间湖,它可能通过这种非常剧烈的混合在地表通风。如果连续几年发生大规模的碳排放事件,真的会重创气候系统。”

本文源自 sciencealert ,由米粮仓 艾米 基于创作共用协议(CC BY-NC)发布。

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