5月20日，國際著名學(xué)術(shù)期刊《自然通訊》在線發(fā)表一項研究成果——“The poleward enhanced Arctic Ocean cooling machine in a warming climate”。自然資源部第一海洋研究所博士舒啟為第一作者、自然資源部第一海洋研究所研究員喬方利和德國AWI（極地與海洋研究所）研究員王強(qiáng)為通訊作者。該研究揭示了北冰洋快速“大西洋化”的物理機(jī)制，并對未來北冰洋的氣候變化進(jìn)行了預(yù)測，加深了人類對北極氣候變化的認(rèn)識，為應(yīng)對氣候變化提供了新的科學(xué)依據(jù)。

近30年來，北冰洋的巴倫支海和歐亞海盆東部發(fā)生了顯著的“大西洋化”現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為：隨著大西洋向北冰洋的熱量輸送增加，北冰洋海水快速升溫、海洋上層層結(jié)減弱以及海冰加速消融。北冰洋的“大西洋化”對北冰洋的海洋環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)以及包括我國在內(nèi)的歐亞大陸的氣候系統(tǒng)都會造成顯著影響。然而，北冰洋快速“大西洋化”的物理機(jī)制及未來發(fā)展趨勢仍不清楚。

該研究發(fā)現(xiàn)，北冰洋快速“大西洋化”進(jìn)程中海—冰—氣之間的相互作用在海冰覆蓋區(qū)和開闊海域發(fā)生了完全相反的變化趨勢：由于氣候變化導(dǎo)致大氣增暖，雖然海溫也有所增加，但海洋表層溫度增加量比大氣增溫的幅度小，導(dǎo)致冬季海洋熱釋放在開闊海域顯著減少。大西洋輸入的熱量增加以及向大氣熱量釋放減少，兩者的共同作用使得北極開闊水域上層海洋熱含量不斷增加、海洋層結(jié)增強(qiáng)；而在冰區(qū)未完全覆蓋區(qū)域，由于海冰密集度降低，更多的海水面積與大氣直接接觸，由此導(dǎo)致的海洋熱通量增加超過了大氣升溫所導(dǎo)致的海氣熱通量減少，整體使得冰區(qū)海洋向大氣的熱釋放增加、海洋上層層結(jié)變?nèi)酢?/p>

研究表明，海—冰—氣相互作用的這種變化特征對北冰洋“大西洋化”具有不斷“向北推進(jìn)”的作用：開闊海域海洋層結(jié)增強(qiáng)、海洋熱釋放減少使更多來自北大西洋的海洋熱量儲存在海洋中，并通過增加極向熱輸送進(jìn)入到相對下游的海冰覆蓋區(qū)，導(dǎo)致下游冰區(qū)的水溫升高、海冰減少、海洋釋放熱量增加及海洋層結(jié)減弱；隨著海冰的減退，原海冰區(qū)域逐步轉(zhuǎn)變?yōu)殚_闊海域，其海—冰—氣相互作用的過程也漸漸轉(zhuǎn)變?yōu)榕c上游開闊海域相同的情況，從而使更多熱量繼續(xù)進(jìn)入更下游的海冰覆蓋區(qū)，進(jìn)而使得更下游海洋發(fā)生“大西洋化”現(xiàn)象，這就實現(xiàn)了“大西洋化”向高緯度的不斷“迭代式”快速推進(jìn)。

基于氣候模式對巴倫支海和喀拉海未來“大西洋化”進(jìn)程的預(yù)測顯示，在全球變暖背景下北冰洋的“大西洋化”會繼續(xù)向北推進(jìn)，巴倫支海和喀拉海將分別在21世紀(jì)60年代和80年代開始出現(xiàn)冬季無冰現(xiàn)象，整個巴倫支海和喀拉海的熱釋放將在此期間達(dá)到峰值，預(yù)示隨后這一路徑的“大西洋化”進(jìn)程將在北冰洋的深海盆海域以更快速度推進(jìn)。