比溫度更重要:鹽在海冰形成中的令人驚訝的作用
極地海冰的形成不僅僅受到冬季低溫的影響。根據哥德堡大學和其他機構最近的研究,鹽度甚至更加重要。他們的研究表明,極地地區表層水的鹽度較低,可以防止較溫暖的水上升到表面,從而促進海冰的形成。
由於溫度低,極地海冰通常在冬季形成。然而,較冷的、密度較大的水的下沉應使較溫暖的水回到表面,並防止海冰的形成。研究人員最近在《科學進展》雜誌上發表了一項研究,解釋了為什麼這種情況沒有發生。根據他們的研究,極地地區表層水的鹽度較低,阻止了較溫暖的水上升到表面,導致海冰的形成。
“表層水的鹽度較低,這要歸功於來自兩極融化的冰和降水對海洋的淡水供應。表層水和深層水之間的鹽度差異是在兩極低溫下形成海冰的一個重要因素。”哥德堡大學物理海洋學教授法比安-羅凱(Fabien Roquet)說:”如果沒有鹽度差異,水就不會變成分層,導致海水不斷混合,從而阻止冰的形成。”
水面的鹽度較低,形成了一個”蓋子”,防止暖水上升到表面。如果沒有這個蓋子,寒冷的極地溫度將不足以凍結持續移動的較溫暖的水。
這個鹽度蓋子的強度是由於海水的獨特屬性造成的。在淡水中,低於4攝氏度的水俱有較低的密度,因此停留在表面並凍結成冰,而不與來自更深的水混合。在海洋中,鹹水的密度正好在冰點處最低,大約在-2C。然而,在冷水中,水的密度隨溫度的變化要比溫度高時小得多,這對流體來說是非常不尋常的。
海冰抑制了溫室效應
越接近兩極,鹽度對於限制整個水的混合和水溫的均衡就越重要。這一發現顯示了水分子的特殊屬性對地球氣候有多麼重要。海洋和大氣之間的熱量交換不僅受到溫度差異的影響,而且還受到海洋鹽度的影響。如果沒有這個事實,海冰就不可能在更大程度上形成。海冰本身是阻礙溫室效應的一個重要因素,因為它把陽光反射出去。
“隨著全球變暖,我們看到了海冰的減少,這損害了極地海洋維持較低鹽度的’蓋子’的能力,而這種能力可以防止碳上升到大氣中。但與此同時,隨著冰川的融化和降水的增加,天氣變暖會導致極地海洋的淡水增加。然後,鹽度的差異可以增加,這可能有助於維持海冰的形成。但很難預測哪種影響將占主導地位;我們只需等待和觀察,”Fabien Roquet說。