马赛克浮冰的最新发现

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马赛克浮冰的最新发现

新西伯利亚群岛是马赛克浮冰的发源地:的海冰研究船极地斯特恩号现在是漂流的北极海岸成立群岛,把东西伯利亚海和拉普捷夫海北部的西伯利亚,2018年12月。沉积物,甚至是小卵石和双壳类动物,都在结冰过程中融入了冰中,正在进行的融化过程使镶嵌浮冰的表面显露出来。这是一种越来越罕见的现象,因为今天大多数“脏冰”在到达北极中部之前就已经融化了。这些是马赛克专家在冰冻圈杂志上发表的一项研究的主要发现之一,这将为接下来的许多科学评估提供基础。

乍一看,就像一群穿着脏鞋的人在雪地上留下的脚印。但实际上,脏冰是暴露在沉积物中,甚至是小卵石和双壳类动物,这是由马赛克浮冰持续融化过程造成的。当海冰形成时,它们被冻结在内部;因此,它们来自沿西伯利亚大陆架的海冰摇篮,目前专家们已结合模型模拟和卫星数据对其进行了详细描述。

2019年10月4日,当极地号破冰船在坐标北纬85度和东经137度停靠在“MOSAiC浮冰”上时,“MOSAiC浮冰”已经在蜿蜒的航道上漂流了1200海里,并开始随它在北冰洋漂流。当目前的探险队忙着在北极测量数据时,他们在家里的同事正在分析收集到的数据。精确的分析证实了探险的第一印象从一开始:“我们的评估显示,整个地区的两艘船寻找合适的浮冰以不同寻常的薄冰,”Thomas Krumpen博士报道,海冰物理学家阿尔弗雷德韦格纳研究所,亥姆霍兹极地和海洋研究中心(AWI)。去年秋天,冰冻圈研究报告的第一作者协调了俄罗斯破冰船费多罗夫号(Akademik Fedorov)上的研究活动。在最初几周,这艘破冰船陪伴着马赛克探险旗舰极地斯特恩号(Polarstern)。费多罗夫院士还在马赛克浮冰的不同位置部署监测站,这些监测站被统称为分布式网络。

“我们的研究表明,我们最终选择的浮冰是在2018年12月在俄罗斯大陆架海的浅水区形成的,”Krumpen解释说。在西伯利亚海岸附近,年轻的冰形成后,强劲的海风会把它吹到海里。在浅水区,沉积物从海底搅起并被困在冰中。冰的形成也会产生压力脊,其底部有时会刮过海底。因此,石头也会嵌入海冰中。现在,夏季的融化已经开始,所有这些物质都在表面显现出来:“在几个点上,我们发现了整堆直径几厘米的卵石,还有一些双壳类动物,”马赛克探险队领队马库斯·雷克斯教授直接从北极来报告。

与此同时,在德国不莱梅港的家中,托马斯·克伦彭激动地看到,现在出现的“带卵石的双壳类冰”——他亲切地称之为“双壳类冰”——清楚地证实了研究的发现。由AWI专家领导的研究小组利用卫星图像、再分析数据和新开发的耦合热力学回溯模型重建了浮冰的起源。现在Krumpen和他的同事们正在设计一种收集沉积物样本的策略。这些肮脏的深色斑块在多大程度上加速了浮冰的融化是一个重要的问题,回答这个问题可以增强我们对海洋、冰和大气之间的相互作用,对生物地球化学循环的理解,以及对整个北极生命的理解。

除了矿物成分,海冰还从海岸向北冰洋中部输送了一系列其他生物地球化学物质和气体。它们是生物地球化学旋回镶嵌研究的一个重要方面。对甲烷和其他与气候有关的痕量气体的形成或释放的影响。然而,由于在过去几年中观察到的北极海冰的大量流失,这些来自浅大陆架、含有沉积物和气体的冰在夏季融化得更加密集,导致这种物质运输流被破坏。在20世纪90年代,极地斯特恩号经常在马赛克探险队开始漂流的同一水域。那时,在初冬的时候,冰层还只有1.6米厚,而去年它已经缩小到了50厘米,这使得2019年秋天寻找足够厚的浮冰变得更加困难。

“我们很幸运地发现了一块浮冰,它在夏天存活下来,形成于俄罗斯大陆架海域。Krumpen说,这使我们能够调查来自‘旧北极’的运输过程,“如果有的话,它现在只能部分发挥作用。”特别是在高纬度地区,全球变暖导致气温迅速攀升。2019年夏天,也就是科考前的最后一个夏天,俄罗斯气象站报告了创纪录的气温。高温导致冰层迅速融化,显著地使俄罗斯边缘海域变暖。结果,东北通道的许多地方连续93天无冰(这是自卫星观测以来最长的时间)。专家们预测,如果像过去几年那样不加控制地排放二氧化碳,到2030年,北极中部的夏季将无冰。