北极冰为主要洋流设定速度限制

北极冰为主要洋流设定速度限制

长期融化可能会导致大量冰冷的淡水流入北大西洋，影响全球气候。

博福特环流(Beaufort Gyre)位于阿拉斯加和加拿大以北的北冰洋，是一个巨大的、600英里宽的冷漩涡淡水池。在冬天，这股水流被一层厚厚的冰覆盖着。每年夏天，当冰融化时，暴露在外的环流将海冰和河流径流聚集起来，并将其拉下，形成一个巨大的冷泉水库，水量相当于五大湖的总和。

麻省理工学院的科学家们现在发现了一种关键的机制，他们称之为“冰洋调节器”，它控制着博福特环流旋转的速度以及它储存了多少淡水。在今天发表在《地球物理研究快报》上的一篇论文中，研究人员报告说，北极的冰层实际上为环流的旋转设定了速度限制。

在过去的20年里，随着全球气温的上升，北极夏季冰层的面积逐渐缩小。研究小组发现，由于控制博福特环流的冰变少，近年来洋流加速，聚集了更多的海冰，并在体积和深度上都在扩张。如果全球气温继续攀升，研究人员预计，控制环流旋转的机制将会减弱。研究人员说，由于没有州长来限制它的速度，环流可能会过渡到“一个新的体制”，最终会溢出，就像一个溢出的浴缸，向北大西洋释放大量的寒冷、淡水，这可能会影响全球气候和海洋循环。“北极冰盖的变化正在改变驱动博福特环流的系统，并改变其稳定性和强度，”麻省理工学院地球、大气和行星科学系的研究科学家吉安卢卡·梅内盖洛(Gianluca Meneghello)说。“如果所有这些淡水被释放出来，就会影响大西洋的循环。”

在有记录的过去，博福特环流溢过的次数屈指可数，从20世纪60年代末的大盐度异常开始，当时环流向南输送了大量冰冷的淡水。淡水有可能减弱海洋翻转的环流，影响表面温度，甚至可能影响风暴和气候。如果控制着博福特环流的北极冰每年都继续消退，类似的事件可能会发生。马歇尔说:“如果这个冰洋州长消失了，那么我们最终会得到一个新的北冰洋。”

"自然有一个自然调控器"研究人员几年前开始研究博福特环流的动力学。当时，他们利用卫星在2003年至2014年间的测量数据，跟踪北极冰层的移动，以及北极风的速度。他们利用这些对冰和风速的测量来估计博福特环流下沉或在冰下旋转的速度。但他们得出的数字远远低于他们的预期。马歇尔回忆道:“我们以为是编码错误。”“但事实证明，还有其他一些因素在起作用。”换句话说，一定有其他的机制限制或减慢了旋转的速度。

研究小组重新计算了环流的速度，这次是通过计算环流内部和周围的洋流活动，他们通过卫星测量海面高度推断出环流的活动。梅内盖洛说，新的估计“更合理”。在这篇新论文中，研究人员研究了冰、风和洋流在更深层的相互作用，他们使用了高分辨率的、理想化的海洋环流模型，该模型基于马歇尔小组建立的麻省理工学院环流模型。他们用这个模型来模拟每年北极冰层膨胀和消退时博福特环流的季节性活动。

他们发现，在春季，随着北极冰的融化，环流暴露在风下，风会加速洋流的运动，使其旋转得更快，并从北极的河流径流中吸收更多的淡水，从而使冰融化。在冬天，当北极冰盖膨胀时，冰就像一个盖子，保护环流不受快速移动的风的影响。因此，环流在冰的底部旋转，最终减速。“冰的运动比风慢得多，当环流达到冰的速度时，在这一点上，没有摩擦——它们一起旋转，没有施加压力(加速环流)，”梅内盖洛说。“这是控制环流速度的机制。”马歇尔补充说:“在机械系统中，当事情进展太快时，州长或限制者就会介入。”“我们发现北极有一位自然统治者。”

“在一个变暖的世界”.马歇尔和梅尼盖洛指出，随着北极气温在过去20年里上升，夏季的冰层逐年减少，博福特环流的速度也在加快。它的洋流变得更加多变和不可预测，只是在冬天的冰的回归稍微减慢。马歇尔说:“在某种程度上，如果这种趋势继续下去，环流就无法吞噬掉它正在吸收的所有淡水。”最终，堤坝可能会断裂，环流会破裂，将数千亿加仑的冰冷淡水释放到北大西洋。

越来越不稳定的博福特环流也可能破坏北极的盐跃层。盐跃层是环流冰冷的淡水下面的一层海水，将其与更深、更暖、更咸的海水隔离开来。如果盐跃层在某种程度上被更不稳定的环流削弱，这可能会促使水温上升，进一步融化北极冰。马歇尔说:“这是全球变暖的一部分原因。“我们知道全球平均气温正在上升，但北极的气温上升得更多。所以北极很容易受到气候变化的影响。我们将经历一个州长下台的时期