格陵兰岛融化的冰正在增强海洋生物的繁殖

美国宇航局支持的研究人员发现，雅各布港冰川附近的冰川径流将富含营养的深层水提升到地表，导致夏季浮游植物大量繁殖，繁殖量增加 40%。美国国家航空航天局 (NASA)支持的新研究表明，格陵兰岛巨大冰盖的径流正在搅动海洋深处的营养物质，并促进浮游植物的繁衍生息。

这张使用 NASA ECCO 模型创建的数据可视化图表展示了北美（左中）和格陵兰岛（右上）周围的洋流。先进的计算技术正在帮助海洋学家解读浮游植物生长的热点区域。图片来源：NASA 科学可视化工作室

该研究发表在《自然通讯：地球与环境》杂志上，利用先进的计算机模拟技术，模拟了格陵兰岛峡湾湍急水流中海洋生物与水体运动的相互作用。了解这些微小的类植物生物的营养来源是海洋学家的首要任务，因为它们吸收二氧化碳，构成了全球渔业的基础。

格陵兰岛的冰盖，有些地方厚达一英里，每年融化约2930亿吨（2660亿公吨）。在夏季融化高峰期，每秒有超过30万加仑（1200立方米）的淡水从雅各布港冰川（又名塞尔梅克·库雅雷克冰川）下方涌入海洋，雅各布港冰川是该地区最活跃的冰川。这股巨大的水流冲入海平面以下数百英尺，然后与周围的洋流混合。

当夏季暖空气融化冰川表面时，融水会在冰层上凿出孔洞。融水会一路流淌至冰川底部，在冰层和冰川床之间流动，最终从冰川底部喷涌而出，汇入周围的海洋。

融水羽流比周围的咸海水轻。科学家们提出，随着融水羽流的上升，它会携带铁和硝酸盐等重要营养物质（硝酸盐是肥料的关键成分）并将其输送给漂浮在海面上的浮游植物。

这些微生物可能极其微小，比针头还要小得多，但就生态重要性而言，它们却无比巨大。它们遍布于从热带到极地的所有海洋，为磷虾和其他小型生物提供食物，而这些小型生物又为鱼类和鲸鱼等大型海洋动物提供食物。

这张由美国宇航局PACE（浮游生物、气溶胶、云层和海洋生态系统）任务于2024年6月拍摄的卫星图像显示，格陵兰岛沿岸大量浮游植物盛开。

此前利用NASA卫星数据开展的研究发现，仅在1998年至2018年间，北极海域浮游植物的增长率就飙升了57%。夏季，来自深海的硝酸盐注入对格陵兰岛的浮游植物尤为重要，因为大部分营养物质已被之前的春季藻华消耗殆尽。但这一假设在沿海地区难以验证，因为那里地势偏远，而且冰山大小与城市街区相当，使得长期观测变得复杂。

“我们面临着一个经典问题：试图理解一个如此遥远、深埋于冰层之下的系统，”圣何塞州立大学海洋学家达斯汀·卡罗尔说道，他同时也是南加州NASA喷气推进实验室的成员。“我们需要一个宝贵的计算机模型来提供帮助。”

为了重现格陵兰岛最活跃冰川周围海域的动态，研究团队利用了喷气推进实验室（JPL）和麻省理工学院（麻省理工学院）开发的海洋模型。该模型吸收了过去三十年中几乎所有通过海洋和卫星仪器收集到的海洋测量数据，涵盖了从水温、盐度到海底压力等数十亿个数据点。该模型名为“海洋环流和气候估算-达尔文模型”（简称ECCO-Darwin）。

论文主要作者、圣何塞州立大学计算海洋学家迈克尔·伍德指出，模拟格陵兰岛27000英里（43000公里）海岸线上哪怕一个区域的“生物、化学和物理相互作用”，都是一个巨大的数学难题。为了解决这个问题，他表示，团队构建了一个“模型中的模型中的模型”，以放大冰川脚下峡湾的细节。

他们利用位于硅谷的美国宇航局艾姆斯研究中心的超级计算机计算出，冰川径流向上输送的深水营养物质足以使研究区域夏季浮游植物的生长速度提高 15% 至 40%。

浮游植物的增加会给格陵兰岛的海洋动物和渔业带来好处吗？卡罗尔表示，解决对生态系统的影响需要时间。预计未来几十年格陵兰冰盖的融化速度将加速，从海平面、陆地植被到沿海水域的盐度，都将受到影响。

“我们重建了一个关键系统中正在发生的事情，但格陵兰岛周围有超过250个这样的冰川，”卡罗尔说。他指出，该团队计划将他们的模拟扩展到整个格陵兰岛海岸及其他地区。

一些变化似乎对碳循环既有正面影响，也有负面影响：研究小组计算了冰川径流如何改变峡湾海水的温度和化学性质，使其溶解二氧化碳的能力下降。然而，这种损失被更大规模的浮游植物在光合作用中从空气中吸收更多二氧化碳所抵消。

伍德补充道：“我们打造这些工具并非为了某个特定的应用。我们的方法适用于任何地区，从德克萨斯湾到阿拉斯加。就像瑞士军刀一样，我们可以将它应用于许多不同的场景。”

编译自/scitechdaily