最近的一項研究透過詳細說明造成南極海冰大面積開裂的海洋和大氣相互作用，解釋了南極海冰大面積開裂的形成原因。研究人員發現了南極洲周圍海冰罕見開口背後缺少的一塊拼圖，該開口面積幾乎是威爾斯的兩倍，發生在2016 年和2017 年冬季。

研究人員現在知道了為什麼南極洲的Maud Rise冰間湖在2016 年和2017 年從幾乎看不到海冰到變得和瑞士一樣大的原因。圖為Maud Rise冰間湖及其周圍海冰濃度的資料影像。圖片來源：Birte Gülk

2024 年5 月1 日，發表在《科學進展》（Science Advances）上的一項研究揭示了科學家一直無法理解的關鍵過程，即這種被稱為”聚能區”（polynya）的開口是如何形成並持續數週的。

由南安普敦大學、哥德堡大學和加州大學聖地牙哥分校的研究人員組成的研究小組研究了Maud Rise冰間湖- 因其生長在威德爾海的水下山狀地形上而得名。

他們發現，風、洋流和海底獨特的地理環境之間複雜的相互作用，將熱和鹽分輸送到海面上，產生了這種現象。

在南極洲，冬季海洋表面結冰，海冰覆蓋面積約為美國大陸面積的兩倍。在沿海地區，海冰每年都會出現裂痕。在這裡，沿海強風吹離大陸，將冰層推開，露出底下的海水。在離海岸幾百公里遠、水深幾千公尺的開闊海域，海冰上形成的多旋回要罕見得多。

美國國家航空暨太空總署衛星拍攝的Maud Rise冰間湖。當暖水被洋流帶到海面上時，開闊大洋上的海冰就會形成多水層。資料來源：美國太空總署地球觀測站

領導這項研究的南安普敦大學博士後研究員阿迪提亞-納拉亞南（Aditya Narayanan）說：”Maud Rise冰間湖是在20 世紀70 年代發現的，當時首次發射了可以觀測南大洋海冰的遙感衛星。 。

“2017年是自1970年代以來，我們第一次在威德爾海出現如此大面積和長壽的冰間湖”。

2016 年和2017 年期間，環繞威德爾海的大型環形洋流變得更加強勁。其後果之一是，深層的暖鹹水上升，使鹽分和熱量更容易垂直混合進入表層海水。

這項研究的共同作者、哥德堡大學物理海洋學教授法比安-羅凱（Fabien Roquet）說：「這種上升流有助於解釋海冰是如何融化的。但是，海冰融化會導致表層水變清，這反過來又會阻止混合。

研究人員利用遙感海冰地圖、自主浮標和標記的海洋哺乳動物的觀測數據，以及海洋狀態的計算模型。他們發現，當威德爾海海流圍繞著冰間湖起流動時，湍流漩渦將鹽分帶到海山頂部。

從這裡開始，一種稱為”埃克曼遷移”的過程幫助將鹽分遷移到了Maud Rise的北側，也就是多岩層最初形成的地方。埃克曼漂移是指水流與上方的風向成90 度角移動，進而影響洋流。

合著者、南安普敦大學的阿爾貝托-納維拉-加拉巴托教授說：”埃克曼輸運是增加鹽分平衡、維持鹽分和熱量向地表水混合所必需的重要因素。”

這項研究的另一位合著者、加州大學聖地亞哥分校的薩拉-吉爾教授說：”多旋迴帶形成後，其印記會在水中保留多年。它們會改變水的流動方式以及洋流將熱量帶向大陸的方式。

Maud Rise冰間湖形成的一些過程，如深層鹹水上湧，也推動南大洋海冰的普遍減少。

吉爾教授補充說：”自20 世紀70 年代開始觀測以來，南大洋海冰首次出現了負增長趨勢，這一趨勢始於2016 年左右。在此之前，它一直保持一定程度的穩定。”