北极的淡水库,气候变暖导致博福特环流出现主导性膨胀
随着北极以前所未有的速度变暖,位于北冰洋的大型旋转洋流系统博福特环流,正显示出明显的扩张和强化迹象。一项新研究探讨了这一现象,揭示了博福特环流中淡水的积累在北极和全球气候动态中发挥关键作用。
博福特环流
北冰洋是地球气候系统的重要组成部分,目前正在经历快速变化,而博福特环流是最显著的特征之一。博福特环流是北冰洋中一个大型风驱动洋流,主要位于阿拉斯加和加拿大以北的博福特海,是北极海洋环流的关键组成部分之一,对北冰洋淡水的重新分配起着重要作用。博福特环流以顺时针旋转并在北极西部积聚淡水,受到海冰、风应力以及冰川和河流融化的淡水输入的共同影响。
博福特环流保留和释放淡水的能力对北冰洋的盐度和密度梯度有很大影响,影响北冰洋的大环流模式。博福特环流释放到北大西洋的淡水会影响区域上层海洋分层和冬季深对流,从而影响大西洋经向翻转环流。
北极淡水储存对于上层海洋分层至关重要,影响海洋稳定性、垂直热通量,从而影响海冰融化,而海冰融化又会加剧北极变暖和气候变化。过去几十年来,随着气温升高不仅加速了海冰融化,还改变了风向、淡水通量和海洋环流等,加剧了博福特环流积聚淡水的趋势,可能对海平面上升和北极环流发生重大变化。
新的研究发现
为了研究全球气候变暖如何影响博福特环流的淡水储存、海平面高度和环流强度,研究人员通过高分辨率模拟和CMIP6数据,分析了博福特环流在变暖气候中的变化。
研究发现,在变暖气候情况下,博福特环流将积累更多的淡水,区域的海平面将显著上升,预计在2081-2100年间,淡水含量将比1981-2000年间增加约75%,海平面将比1981-2000年间平均上升约24厘米。通过高分辨率模拟显示,博福特环流的表面地转流速度显著加强,预计在2081-2100年间,流速将比1981-2000年间增加约5.3厘米/秒。
研究也指出,当前的CMIP6模型在模拟博福特环流时存在偏差,由于风偏差导致低估了博福特环流膨胀在影响北冰洋变化方面的作用。通过高分辨率模拟和风场修正,研究人员发现博福特环流的膨胀比CMIP6模型的预测更为显著。
研究表明,在变暖气候中,博福特环流在在淡水储存、海平面上升和环流强度方面主导北极海洋的变化,博福特环流的膨胀将导致北极海洋淡水分布的空间不对称性增强。
思考
哪些具体条件会引发博福特环流向北大西洋大量释放淡水?
参考文献:Qiang Wang, Qi Shu, Shizhu Wang, Xinyue Li, Sergey Danilov, Fangli Qiao, Zhenya Song, Fan Wang & Thomas Jung ,Dominant inflation of the Arctic Ocean’s Beaufort Gyre in a warming climate. Communications Earth & Environment volume 6, Article number: 40 (2025) ,doi.s43247-025-02028-3