自然资源部东海局

East China Sea Bureau, Ministry of Natural Resources

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科学家“以古论今”北极海冰融化机理研究有新认识

发布日期:2022-09-30 作者:齐敏 信息来源:中国自然资源报 页面浏览量:

  近日,自然资源部第一海洋研究所(以下简称海洋一所)科学家在北极中全新世海冰融化机理研究中取得新认识。相关研究成果以“中全新世增强的河流热能排放入海促进北冰洋海冰融化”为题在《自然通讯》在线发表。

  众所周知,北极海冰对全球气候变化存在异常敏感的响应,同时通过“极地放大效应”对全球气候产生重要反馈。研究人员受限于海冰直接观测资料时间较短,尚难从器测资料分析中揭示北极地区海冰的演化过程和作用机理,需要从地质历史时间尺度上对北极海冰演化开展研究。目前,全新世北极地区海冰演化机理尚不明确。

  北极东西伯利亚陆架是世界上最宽广的陆架,同时也是北极地区海冰最重要的源区之一,被称为北冰洋的“冰工厂”。近百年来,北极东西伯利亚陆架是北冰洋季节性海冰损失最显著的区域,同时伴随俄罗斯境内泛北极地区地表径流的强烈震荡,使其成为评估泛北极河流热能入海对海冰变化影响的理想和关键区域。基于以上认识,海洋一所石学法团队与中国地质大学(武汉)宫勋团队、俄罗斯科学院远东分院太平洋海洋研究所阿斯塔霍夫团队,以及中国海洋大学、德国阿尔弗里德·魏格纳极地与海洋研究所的科学家合作,重建了全新世东西伯利亚海海冰和俄罗斯泛北极地区河流热能排放的演化历史,着重探讨了中全新世以来(过去7500年)泛北极地区河流热能输入对北极地区海冰震荡的影响机制。

  研究结果表明,与全新世晚期相比,全新世中期北极地区海冰显著减少,河流入海热通量明显增加。在全新世中期,夏季相对较高的太阳辐射强度导致了泛北极地区的温度明显升高,促使西伯利亚地区陆地冰雪和多年冻土融化加剧。伴随着区域内降水增加,导致俄罗斯境内泛北极地区地表径流入海总水量显著增加。同时,由于夏季相对较高的太阳辐射,冻土的加速融化显示该地区地表及地表径流温度升高。因此,在地表径流入海总水量和水体温度的共同作用下,发生了全新世中期俄罗斯境内泛北极地区河流入海热通量的增加,进而加速了同时期北极海冰的消退。而且,早夏时节强烈的热能排放可以直接融化陆架海冰,降低海冰对太阳辐射的反射率,从而增强其对太阳辐射的吸收速率,对北极海冰消融产生重要正反馈作用。研究通过“以古论今”视角,提出在现代及未来全球变暖背景下,泛北极地区径流入海热通量将对北极海冰的快速消融起到重要驱动作用。

  该论文共同第一作者为海洋一所博士董江、研究员石学法和中国地质大学(武汉)教授宫勋,通讯作者为石学法和宫勋。该研究获得了国家自然科学基金、山东省重大科技创新工程专项、山东省“泰山学者攀登计划”等项目资助。