北極冰為主要洋流設定速度限制

北極冰為主要洋流設定速度限制

長期融化可能會導致大量冰冷的淡水流入北大西洋，影響全球氣候。

博福特環流(Beaufort Gyre)位於阿拉斯加和加拿大以北的北冰洋，是一個巨大的、600英里寬的冷漩渦淡水池。在冬天，這股水流被一層厚厚的冰覆蓋著。每年夏天，當冰融化時，暴露在外的環流將海冰和河流徑流聚集起來，並將其拉下，形成一個巨大的冷泉水庫，水量相當於五大湖的總和。

麻省理工學院的科學家們現在發現了一種關鍵的機制，他們稱之為「冰洋調節器」，它控制著博福特環流旋轉的速度以及它儲存了多少淡水。在今天發表在《地球物理研究快報》上的一篇論文中，研究人員報告說，北極的冰層實際上為環流的旋轉設定了速度限制。

在過去的20年里，隨著全球氣溫的上升，北極夏季冰層的面積逐漸縮小。研究小組發現，由於控制博福特環流的冰變少，近年來洋流加速，聚集了更多的海冰，並在體積和深度上都在擴張。如果全球氣溫繼續攀升，研究人員預計，控制環流旋轉的機制將會減弱。研究人員說，由於沒有州長來限制它的速度，環流可能會過渡到「一個新的體制」，最終會溢出，就像一個溢出的浴缸，向北大西洋釋放大量的寒冷、淡水，這可能會影響全球氣候和海洋循環。「北極冰蓋的變化正在改變驅動博福特環流的系統，並改變其穩定性和強度，」麻省理工學院地球、大氣和行星科學系的研究科學家吉安盧卡·梅內蓋洛(Gianluca Meneghello)說。「如果所有這些淡水被釋放出來，就會影響大西洋的循環。」

在有記錄的過去，博福特環流溢過的次數屈指可數，從20世紀60年代末的大鹽度異常開始，當時環流向南輸送了大量冰冷的淡水。淡水有可能減弱海洋翻轉的環流，影響表面溫度，甚至可能影響風暴和氣候。如果控制著博福特環流的北極冰每年都繼續消退，類似的事件可能會發生。馬歇爾說:「如果這個冰洋州長消失了，那麼我們最終會得到一個新的北冰洋。」

"自然有一個自然調控器"研究人員幾年前開始研究博福特環流的動力學。當時，他們利用衛星在2003年至2014年間的測量數據，跟蹤北極冰層的移動，以及北極風的速度。他們利用這些對冰和風速的測量來估計博福特環流下沉或在冰下旋轉的速度。但他們得出的數字遠遠低於他們的預期。馬歇爾回憶道:「我們以為是編碼錯誤。」「但事實證明，還有其他一些因素在起作用。」換句話說，一定有其他的機制限制或減慢了旋轉的速度。

研究小組重新計算了環流的速度，這次是通過計算環流內部和周圍的洋流活動，他們通過衛星測量海面高度推斷出環流的活動。梅內蓋洛說，新的估計「更合理」。在這篇新論文中，研究人員研究了冰、風和洋流在更深層的相互作用，他們使用了高解析度的、理想化的海洋環流模型，該模型基於馬歇爾小組建立的麻省理工學院環流模型。他們用這個模型來模擬每年北極冰層膨脹和消退時博福特環流的季節性活動。

他們發現，在春季，隨著北極冰的融化，環流暴露在風下，風會加速洋流的運動，使其旋轉得更快，並從北極的河流徑流中吸收更多的淡水，從而使冰融化。在冬天，當北極冰蓋膨脹時，冰就像一個蓋子，保護環流不受快速移動的風的影響。因此，環流在冰的底部旋轉，最終減速。「冰的運動比風慢得多，當環流達到冰的速度時，在這一點上，沒有摩擦——它們一起旋轉，沒有施加壓力(加速環流)，」梅內蓋洛說。「這是控制環流速度的機制。」馬歇爾補充說:「在機械系統中，當事情進展太快時，州長或限制者就會介入。」「我們發現北極有一位自然統治者。」

「在一個變暖的世界」.馬歇爾和梅尼蓋洛指出，隨著北極氣溫在過去20年里上升，夏季的冰層逐年減少，博福特環流的速度也在加快。它的洋流變得更加多變和不可預測，只是在冬天的冰的回歸稍微減慢。馬歇爾說:「在某種程度上，如果這種趨勢繼續下去，環流就無法吞噬掉它正在吸收的所有淡水。」最終，堤壩可能會斷裂，環流會破裂，將數千億加侖的冰冷淡水釋放到北大西洋。

越來越不穩定的博福特環流也可能破壞北極的鹽躍層。鹽躍層是環流冰冷的淡水下面的一層海水，將其與更深、更暖、更鹹的海水隔離開來。如果鹽躍層在某種程度上被更不穩定的環流削弱，這可能會促使水溫上升，進一步融化北極冰。馬歇爾說:「這是全球變暖的一部分原因。「我們知道全球平均氣溫正在上升，但北極的氣溫上升得更多。所以北極很容易受到氣候變化的影響。我們將經歷一個州長下台的時期

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