對(duì)過去120萬年來北太平洋海洋環(huán)流的前所未有的分析發(fā)現(xiàn)，沿海地區(qū)的海冰形成是深海環(huán)流的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力，在區(qū)域和全球范圍內(nèi)影響氣候。負(fù)責(zé)這項(xiàng)研究的加州大學(xué)圣克魯斯分校的科學(xué)家說，沿海海冰的形成是在相對(duì)較小的尺度上進(jìn)行的，但在全球氣候模型中并沒有很好地捕捉到。

關(guān)于新發(fā)現(xiàn)的一篇論文將發(fā)表在今后一期的《古洋學(xué)》雜志上，目前可在網(wǎng)上查閱。

“我們已經(jīng)確定了一個(gè)重要的過程，目前的全球氣候模型沒有充分捕捉到。海岸海冰的形成可能對(duì)未來的氣候變化很重要，因?yàn)楸睒O和亞北極地區(qū)的變暖速度是世界其他地區(qū)的兩倍，”第一作者卡拉·克努德森（KarlaKnudson）說，他是加州大學(xué)圣克魯斯分校地球和行星科學(xué)專業(yè)的研究生。

冰冷的深水

當(dāng)海冰形成時(shí)，它會(huì)將鹽排出到周圍的水中，增加水的密度并使其下沉，將含氧的地表水帶入深度。一個(gè)結(jié)果是冷的深水向赤道流動(dòng)，溫暖的地表水向兩極流動(dòng)，這種“翻轉(zhuǎn)循環(huán)”對(duì)全球移動(dòng)熱量起著至關(guān)重要的作用。

“它通過將熱量從赤道傳遞到兩極來調(diào)節(jié)氣候，”合著者、加州大學(xué)圣克魯斯分校海洋科學(xué)教授克里斯蒂娜·拉維洛說。

這一過程（也稱為“熱鹽環(huán)流”）在北太平洋受到的關(guān)注比在北大西洋受到的關(guān)注要少，北大西洋深水的形成是全球海洋環(huán)流和氣候的強(qiáng)大推動(dòng)力。在北太平洋，由北太平洋中水形成驅(qū)動(dòng)的傾覆環(huán)流并不像北大西洋那樣強(qiáng)，但它在該區(qū)域的氣候中起著重要作用。

2009年，拉維洛率領(lǐng)綜合海洋鉆探計(jì)劃（IODP）考察白令海（與日本九州大學(xué)共同首席科學(xué)家高橋科佐），她的主要目標(biāo)之一是考察北太平洋中水在氣候變化中的作用。該考察隊(duì)從白令海底鉆探沉積物巖心，保存了涵蓋過去120萬年的區(qū)域氣候和海洋環(huán)流記錄，比該區(qū)域任何其他海洋學(xué)記錄都要長得多。通過分析這些記錄，克努德森和拉維洛發(fā)現(xiàn)，北太平洋傾覆環(huán)流的強(qiáng)度與全球氣候變化有內(nèi)在聯(lián)系，但與科學(xué)家此前的想法不同。

氣候周期

本研究中使用的沉積物巖心涵蓋了一個(gè)時(shí)期，當(dāng)時(shí)地球經(jīng)歷了許多氣候周期，這是由地球軌道的變化驅(qū)動(dòng)的，從大約2萬年前的最后冰川最大期（即覆蓋歐洲北部和北美洲的巨大冰蓋）到氣候更像今天的相對(duì)溫暖的冰間期。

以前基于全球氣候模型的研究表明，北太平洋和北大西洋的傾覆環(huán)流以相反的方式對(duì)全球氣候的重大變化作出了反應(yīng)。在冰川時(shí)期，海平面隨著水被鎖在冰蓋中而下降，在極端情況下，連接白令海和北冰洋的白令海峽關(guān)閉并成為陸地橋梁。這就切斷了相對(duì)新鮮的北太平洋水流入更咸的北大西洋，導(dǎo)致北大西洋鹽度增加，那里的傾覆循環(huán)更強(qiáng)。

與此同時(shí)，人們的想法是，一個(gè)更新鮮的北太平洋將有更弱的流通。這種海洋“蹺蹺板”將導(dǎo)致一個(gè)海洋的冷卻效應(yīng)和另一個(gè)海洋的變暖效應(yīng)。但這不是沉積物核心所揭示的?？伺律f：“我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)白令海峽關(guān)閉時(shí)，兩大洋的傾覆環(huán)流實(shí)際上都加強(qiáng)了。

她說，氣候模型缺少的是白令海的海冰形成產(chǎn)生的強(qiáng)烈鹽水。全球氣候模型很好地模擬了公海大面積海冰形成的過程。但關(guān)鍵的沿海過程，實(shí)際上產(chǎn)生了更多的深水，發(fā)生在較小的規(guī)模，只有在高分辨率的區(qū)域氣候模型，克努德森說。

鄂霍次克海

在像今天這樣的溫暖時(shí)期，白令海就不那么重要了，因?yàn)槎趸舸慰撕５亩竞１纬僧a(chǎn)生了大部分北太平洋中水。但是，海冰的形成和沿海岸架的鹵水生產(chǎn)的相同過程在任何地方都起著至關(guān)重要的作用。

拉維洛說：“這些小規(guī)模的過程對(duì)于理解氣候變化的全部影響可能很重要。隨著氣候變暖，我們可以看到鄂霍次克海和北極的海冰形成減少。因此，氣候模型具有足夠的分辨率，能夠預(yù)測(cè)沿海海冰變化的影響是很好的?！?/p>

Knudson和Ravelo的發(fā)現(xiàn)是基于對(duì)稱為有孔蟲的微小海洋生物的碳酸鈣殼中碳和氧同位素的分析，這些碳和氧同位素保存在海底沉積物中。生物體所生活的海水的化學(xué)特征被鎖定在其外殼的組成中，研究人員可以對(duì)其進(jìn)行分析，以獲得過去水溫和其他海洋條件的證據(jù)。

這項(xiàng)研究由國家科學(xué)基金會(huì)和海洋領(lǐng)導(dǎo)人聯(lián)合會(huì)向Knudson提供的Schlanger海洋鉆探研究金資助。