北极 “大西洋化” 进程研究：新发现与深远影响

【字体：大中小】 时间：2025年02月25日 来源：SCIENCE ADVANCES 11.7

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　　为探究北极 “大西洋化”（Atlantification）进程及其影响，相关研究人员开展研究，发现其在加强且范围扩大，意义重大。

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一、研究背景

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在过去几十年里，全球气候变化的脚步日益加快，北极地区成为了变化的前沿阵地。海冰持续减少，北极的大气和海洋不断升温，这些现象如同一声声警钟，向人类宣告着气候变化的严峻性。而在这一系列变化中，“大西洋化”（Atlantification）现象逐渐进入科学家们的视野。“大西洋化” 指的是异常的亚北极大西洋和太平洋起源的水体及生物群落向北平流进入极地盆地的过程，它对北极地区的气候有着深远的影响。

早期研究发现，从 20 世纪 70 年代开始，位于 150 - 800 米深度、盐度接近 35 psu（实用盐度单位）且温度高于 0°C 的大西洋水（AW）开始变暖。到了 90 年代，一股温暖的 AW 脉冲进入了南森盆地，并逐渐向北冰洋内部推进。然而，对于 “大西洋化” 进程的了解，科学界仍存在诸多空白。比如，它在不同区域的发展趋势是否一致？对当地生态系统的具体影响有哪些？气候模型在预测其未来发展时存在较大分歧，这使得 “大西洋化” 的未来走向充满了不确定性。这些问题不仅关乎北极地区的生态平衡，还可能对全球气候系统产生连锁反应，因此，深入研究 “大西洋化” 进程迫在眉睫。

二、研究概况

为了揭开 “大西洋化” 的神秘面纱，来自多个研究机构的科研人员携手开展了研究。他们整合了多种数据资源，运用先进的分析方法，对北极地区的海洋、大气和海冰等多方面进行了深入探究。这项研究成果发表在《Science Advances》期刊上，为我们认识北极地区的气候变化提供了新的视角和重要依据。

三、研究方法

研究人员主要采用了多源数据融合的方法。一方面，利用卫星观测数据获取 1981 - 2022 年全球每日海表面温度和海冰浓度，以及 2002 - 2023 年的海冰浓度数据，从宏观层面把握海冰变化趋势。另一方面，通过在西伯利亚北冰洋部署的 5 个海洋观测浮标（Mooring），获取海洋温度、盐度等数据，其中部分浮标观测时间跨度长，提供了宝贵的长期数据。此外，利用船载观测数据，对海洋温度、盐度、营养物质和叶绿素 a（Chl - a）等生物地球化学参数进行测量，从微观层面深入分析海洋生态系统的变化。通过这些多源数据的综合分析，全面揭示 “大西洋化” 进程及其影响。

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四、研究结果

欧亚盆地的 “大西洋化”：研究人员分析了欧亚盆地东部 20 多年的浮标数据，发现近年来 AW 核心温度与 2007 - 2008 年相比并未升高，但 150 米深度的水温接近 AW 核心温度，且 AW 上边界显著变浅，从 2002 年的 160 多米浅化为 2023 年的 65 米（月均值）。这一变化使得冬季海洋内部的通风作用增强，向上的热通量大幅增加。2021 - 2022 年和 2022 - 2023 年冬季，计算得出的热通量散度（δ）分别为 18.6 ± 3.5 W/m2 和 17.6 ± 3.7 W/m2，远高于 2013 - 2018 年的平均值 8.0 W/m2。这种热通量的增加导致海冰厚度损失加剧，估算可达 0.7 - 1.0 米，远超 2010 年代初的估计值 0.4 米。同时，海洋 - 热 / 冰反照率反馈机制在该地区愈发明显，冬季海洋热通量增加导致海冰减少，夏季海冰融化加快，进而在秋季冻结季节进一步减少海冰，形成恶性循环，加剧了海冰的损失。
“大西洋化” 向美亚盆地推进：在位于罗蒙诺索夫海岭美亚一侧的马卡罗夫盆地，2021 - 2023 年的浮标记录显示，部分区域出现了与欧亚盆地东部类似的冬季深层通风现象。例如，MB5 和 MB6 浮标位置在 2021 - 2022 年和 2022 - 2023 年冬季的热通量散度（δ）虽低于欧亚盆地，但也表明了 “大西洋化” 的东向推进。而 MB7 和 KAMS1 浮标记录虽未显示深层冬季通风，但 AW 和大西洋盐跃层明显变浅，且盐跃层稳定性减弱，这表明该地区正处于 “大西洋化” 的前期准备阶段，类似欧亚盆地 2000 年代的情况。此外，2015 - 2023 年的系统夏季观测发现，马卡罗夫盆地东部和东西伯利亚海的 AW 逐渐变暖、变浅，盐跃层稳定性减弱，营养丰富的水体上升到光合层，使得叶绿素 a 最大值更接近海面，这一系列物理变化对当地生态系统产生了直接影响。

五、研究结论与意义

研究表明，“大西洋化” 进程在北极地区正不断加强，对高纬度气候系统产生了广泛而深刻的影响。在欧亚盆地，它导致海冰迅速减少，海洋 - 热 / 冰反照率反馈机制加速了这一过程。而在美亚盆地，“大西洋化” 也在逐渐推进，尽管不同区域的发展阶段有所差异，但都预示着北极海洋生态系统正在发生重大转变。这些变化不仅影响着北极地区的生态平衡，如改变物种分布和食物网结构，还可能对全球气候产生深远的连锁反应。

然而，目前气候模型在预测 “大西洋化” 未来发展时存在局限性，由于对北极海洋水文和表面气候的模拟不够准确，导致预测结果存在分歧。因此，未来需要进一步改进气候模型，提高其对北极地区的模拟能力，以便更准确地预测 “大西洋化” 的发展趋势。同时，持续的观测和研究对于深入理解这一复杂的气候变化过程至关重要，这将有助于人类更好地应对北极地区乃至全球的气候变化挑战。

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