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一项开创性的研究表明，北极主要洋流——跨极地漂流比人们曾经认为的要活跃得多。随着海冰融化和海洋模式转变，西伯利亚河流的污染物扩散得更远、更快，对脆弱的极地生态系统构成越来越大的威胁。
这张照片展示了极夜期间，德国科考破冰船“极星号”（Polarstern）停泊在一块浮冰上的情况。图片来源：斯特芬·格劳普纳（Steffen Graupner）/阿尔弗雷德·韦格纳研究所
气候变化导致污染物流动
一项新研究以前所未有的细节揭示了西伯利亚河流中的物质（例如淡水、沉积物和污染物）如何穿越北冰洋。这些路径变化很大，并受到气候条件的强烈影响。随着气候持续变暖，这些发现引发了人们对污染日益蔓延及其对脆弱的极地生态系统的潜在影响的新担忧。
这项由布里斯托大学研究人员领导的国际研究于今日（4月14日）发表在《自然通讯》杂志上，提供了迄今为止对跨极地漂流（Transpolar Drift）最详细的观察。跨极地漂流是北极主要的表层洋流，在输送河流来源物质方面发挥着关键作用。该研究还确定了这股洋流的主要驱动因素，包括气温升高，这可能会加速人为污染物的迁移。
西伯利亚河流至北冰洋
跨极地漂移将海冰、淡水和悬浮物质从西伯利亚大陆架穿过北冰洋中部，流向通往北欧海域的门户——弗拉姆海峡。
这股跨北极水流影响着西伯利亚河流系统向北极中部和北大西洋输送的天然物质，例如营养物、气体、有机化合物，以及包括微塑料和重金属在内的人造污染物。这些物质影响着北极的生物地球化学和生态系统，而淡水本身则改变了海洋环流。
这张照片展示了科学家利用海冰上的一个洞，通过一个旋转式水样采集器从不同深度采集海水。图片来源：Josefa Verdugo
路线转变与风险上升
由于北冰洋环境变化剧烈，河流来源的物质并非遵循稳定的路径，而是采取多样化、随季节变化的路径，这些路径受到大陆架条件和洋流变化的影响，以及海冰的形成、漂移和融化。这导致自然物质和污染物迅速而广泛的重新分布。
论文主要作者、英国布里斯托大学和美国马萨诸塞州伍兹霍尔海洋研究所的玛丽·居里化学海洋学博士后研究员乔治·劳克特博士表示：“我们发现西伯利亚河水成分在极地漂流带沿线发生了显著变化，证明了这种高度动态的相互作用。河流流量的季节性变化和西伯利亚陆架的动态环流驱动着海洋表面的变化，而海冰与海洋之间的相互作用则进一步加剧了河流物质的重新分布。”
另一个关键发现是，沿极地漂移形成的海冰发挥着日益重要的作用——它不仅是一种被动的运输媒介，更是塑造扩散模式的主动因素。与大多数沿海海冰不同，这些海冰在生长过程中会捕获来自多个河流源头的物质，从而形成复杂的混合物，并被远距离运输。
利用同位素科学追踪水
为了解读这些复杂的路径，国际研究团队利用氧和钕同位素分析了海水、海冰和雪样本，并测量了稀土元素，从而生成了地球化学示踪数据。这种地球化学指纹识别技术使研究人员能够追踪河流源物质的来源，并追踪其在一年的时间里沿着穿越北极中部的路径如何演变。
该研究利用了 MOSAiC 的样本，这是有史以来规模最大的北极探险，也是最雄心勃勃的极地研究工作之一，涉及七艘破冰船和 600 多名全球科学家。
论文合著者、德国基尔大学研究员多萝西娅·鲍赫博士表示：“这些发现代表了前所未有的全年观测数据。此前，我们只有夏季的数据，因为冬季冰层破冰速度太慢，难度也太大。这些持续的、跨学科的北极证据提供了重要而全面的见解，有助于我们更好地理解高度复杂的海洋系统及其未来可能产生的影响。”
冰川消融，洋流紊乱
由于气温升高，夏季海冰持续消退，环流和漂移模式也在发生变化。
合著者、德国不来梅港阿尔弗雷德·韦格纳研究所研究科学家、应用科学大学名誉教授本杰明·拉贝教授表示：“这些变化可能会显著改变淡水和河流衍生物质在北极的传播方式，对生态系统、生物地球化学循环和海洋动态产生深远影响。”
这项研究也挑战了长期以来人们认为极地漂移是一条稳定的河水输送带的认知。该现象最早在19世纪90年代挪威探险家弗里乔夫·南森（Fridtjof Nansen）历史性的弗拉姆号探险中被发现，而130多年后的这些最新发现表明，极地漂移在空间和时间上都具有很大的变化性。
北极运输的脆弱未来
劳克特博士补充道：“虽然这项研究并非关注单一化合物，但它阐明了潜在的传输机制——这对于预测北极物质传输在气候变暖背景下将如何演变至关重要。如果连这条标志性洋流都如此活跃，那么整个北冰洋可能比我们想象的更加多变和脆弱。”
编译自/ScitechDaily
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