地球和环境

一只海洋,多种思想:北极的协同科学

北冰洋正在进行一段重大变化。在阿拉斯加大学Fairbanks大学的Igor Polyakov教授伊戈尔多克夫教授的合作是,北极海洋的观察计划监测气候变化的主导科学家。他和他的团队收集的数据在理解北极中经历的正在进行和基本的变化方面都有所作为。

北冰洋海冰的丧失是全球气候变化的关键指标,是极地地区现代气候学的基本问题。在过去几十年中收集的数据显示了北极海冰的显着变化,表明北极可能进入显着且可能的不可逆转的变化的过渡期。

极性转换
在过去的几十年中,北冰洋夏天海冰的程度以每十年的平均速度降低了11%。近年来,这一减少也伴随着厚度和成熟度的减少:北极海洋在2005年至2008年间失去了42%的多年冰(冰至少在至少一个北极夏季存活的冰)。

NABOS技术人员正在为系泊部署做准备。

对观察数据的集体努力
为了跟踪北冰洋内的这些显着变化,阿拉斯加大学费尔班克斯的科学家构思了一个创新和协作的观察项目,称为纳森和Amundsen盆地观察系统(Nabos)。Nabos成立于2002年,Nabos专注于北极东部的欧亚盆地(由南肯和Amundsen盆地组成),利用各种观测方法,如系泊浮标和海洋学调查。作为Nabos的主导科学家,Igor Polyakov教授与来自几个不同国家的科学家合作,收集了记录的重要信息,了解北冰洋的气候变化。该计划还通过支持多个研究生和船上暑期学校来涵盖外联和教育。

重点改变
NABOS项目的首要目标是建立北冰洋气候变化的统一图像。为了实现这一目标,NABOS的团队调查了多个海洋研究领域,包括:环流模式、热力学状态的变化、混合速率、化学成分和海冰。NABOS项目的成功主要依赖于来自广泛国家、机构和科学学科的科学家的有效合作。协作方法是获得重复海洋学部分和长期维护系泊浮标的关键。为了应对观察到的海冰急剧减少,NABOS团队的一个重点是调查最近海冰减少背后的机制。

Nabos计划的成功主要依赖于来自各种国家,机构和科学学科的科学家的有效合作

以上及以下:苛刻的北极环境中的系泊部署和恢复一直是一项挑战。
观察转换
对于该计划在2002年的概念之后的前八个夏天,Nabos国际研究团队每年都进行了北极巡航。但是,自2013年以来,巡航每隔一年都遭遇。

该团队的主要监测工具包括一系列停泊处,在积极的冰层下方锚定到海底。已经精心地选择了系泊位置以捕获系统的关键元素,例如循环模式,不同水质之间的相互作用,以及在深海盆地和浅架边界中的运输。

在最先进的研究船上进行的海洋调查补充了以系泊为基础的观测,并为收回和重新部署系泊提供了机会。对整个方案收集到的数据进行分析,以提供关于各种海洋和气候变量的资料,包括:海洋湍流、温室气体、温度、盐度、碱度和洋流。综合这些观测结果,我们就能了解海洋活动的大致情况。这些数据是在NABOS巡航期间收集的,然后在网上公开,供全球研究人员分析。

收集高纬度地区的海洋数据是出了名的具有挑战性,科学家们经常面临恶劣的工作条件,如雪、冰、低能见度和负温度。尽管面临这些挑战,NABOS巡查收集了重要的数据,这些数据对极地气候学有重大贡献。

建立联系
自节目开始以来,Nabos已经制定了几个主要调查结果,这极大地提高了我们对北冰洋最近转型的理解。例如,Nabos观察是在2000年代识别北极海洋的戏剧性变暖的关键,这达到了2006年至2008年之间的峰值。

2002年至2015年间收集的Nabos观察大大提高了我们对最近海冰后果的机制的理解

此外,2013年至2015年收集到的NABOS观测数据大大增加了我们对近期海冰减少背后机制的理解。大气强迫,通过太阳加热水面,被认为是一个主要的原因,海洋冰的损失。然而,最近NABOS的数据揭示了一个复杂的次级机制,加剧了北极海冰的减少。

在中间深度,来自大西洋的温泉水在北部流入东北角。防止来自该大西洋水的热量达到表面作为覆盖的冷水层,“卤划线”(〜50-150m深度)提供有效的绝缘屏障。然而,近年来,Halocline层变得显着弱,导致分层减少并提示过渡到新的海洋状态:没有强烈的卤块层的存在,可以从潜在的温暖大西洋垂直转移热量。这种增强的向上热通量大大降低了冬季海冰的速率,有助于近年来观察到的海冰覆盖。

问答

为什么东北角是收集观察数据的重要位置?
著名北极研究人员埃迪·卡马克(Eddy Carmack)说,美亚混血儿盆地是储量之王,而欧亚盆地是流量之王。从气候上看,美亚混血儿盆地的确在波弗特环流中储存了令人印象深刻的12-20米的圆形液体淡水——比欧亚盆地多4 - 5倍。另一方面,欧亚盆地东部及其大陆架是北极大部分河流水的中转区域。欧亚盆地为北极淡水向次极地海洋提供了最短的通道,在次极地海洋中,弱分层导致了深对流,这是全球温盐环流的关键部分。欧亚东部盆地作为一个开关装置,根据大气和海洋的力量,在北极东西部之间重新分配冰和淡水,从而对气候产生深远的影响。

在未来的北极海洋研究中需要解决的问题是什么?
北极海洋,化学和生物成分将如何应对气候变化?高纬度气候变化对较低的纬度地区有什么影响?

NABOS计划的下一步是什么?
希望该计划将继续:只有持续观察才能解决与北极气候变化有关的重要问题。

只有通过持续的观测,才能解决与北极气候变化有关的重要问题

技术进步如何改变观测数据在高纬度地区获得的方式?
北极研究中使用的观察技术存在巨大进展。由于该地区的进展,现在可以使用跨越数十年的持续观察。此外,新技术现在允许观察到这是梦想十年的梦想。在海洋中混合,物理过程对生物物种状态的影响(仅限几个)是新技术发挥关键作用的领域。

这篇特写文章是经过研究团队的批准创建的特写。这是一个协作产品,由那些特色援助免费,全球发行。

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