气候变暖如何加剧博福特环流，北冰洋的定时炸弹

由于气候变化迅速，北冰洋正在经历重大转变，其中一项转变就是博福特环流的演变行为，最近的研究表明，该环流正在经历“主导膨胀”的过程，这种转变主要是由海冰减少、地表淡水通量增加和风向变化引起的，正在影响着北极的气候和海洋系统。

博福特环流

博福特环流（Beaufort Gyre）是北极最大的淡水水库，在调节北极淡水平衡方面发挥了关键作用，以周期性的方式储存和释放淡水。淡水的积累主要是由于降水、冰融化和河流径流。因此，博福特环流通常被视为气候变化的指标，特别是在北极淡水系统如何变化方面。

然而，近年来的研究表明，由于海冰加速融化和气温升高，这个曾经稳定的系统正变得更加动态和不稳定，环流内淡水增加，有报道称近20年来其淡水含量增加了 40%。这种转变导致环流的行为及其与周围洋流和大气系统的相互作用发生变化，进而对区域和全球气候产生影响。

2023年，耶鲁大学引导的一项研究，研究人员利用海洋数据、卫星图像和基于冰的测量来追踪环流不断变化的环流和淡水含量，探讨了博福特环流行为在近几十年中的变化情况。研究发现，环流的结构正在发生巨大变化，淡水积累明显增加，海洋混合减少。环流行为的这种变化主要是由于海冰减少和淡水输入增加的共同影响，这一趋势显著改变了北冰洋的热动态，因为混入海洋内部的淡水减少，导致表面水温升高和分层增加。

此外，这项最新研究的作者在2024年也针对博福特环流开展过相关的研究，此前的研究专注于研究博福特环流区域内的淡水释放和更新机制。研究发现，环流中不断增加的淡水含量并不一定会导致海洋环流的永久性中断。相反，环流似乎能够通过各种机制更新和释放淡水。这项研究强调，尽管淡水积累量增加，但环流中淡水的释放率仍然相对稳定，这对北极环流模式的长期稳定性具有重要意义。

新的研究发现

近日，一项由阿尔弗雷德·韦格纳研究所、亥姆霍兹地和海洋研究中心引导的研究，利用高分辨率模拟和耦合模型比对计划第六阶段(CMIP6)数据来研究博福特环流。

研究发现，随着气候变暖，博福特环流将越来越多地积累淡水、提高海平面并加速其环流，这些变化统称为“膨胀”，这种变化在博福特环流地区比在其他北极地区更为明显，加剧了北冰洋的空间不对称。这种膨胀变化是由表面淡水通量增加和风力增强和海冰减少导致的表面应力加剧所致。

研究还发现，风应力的增强是环流淡水积累增加的关键驱动因素。具体来说，受北极放大效应影响，风模式发生了改变，加强了环流的循环，将更多的淡水困在海洋中。与此同时，海冰的减少使情况更加恶化，没有了海冰的稳定作用，该地区的淡水输入更加不稳定，淡水释放机制也减弱了，导致环流中淡水储量总体增加。

研究强调，目前的模型往往低估了未来气候情景中可能在博福特环流中积累的淡水量，这表明现实世界的条件可能比预测的更为极端。研究表明，高分辨率海洋模型和改进的大气环流模拟可以缓解这种膨胀。

思考

博福特环流的长期稳定性如何？哪些因素可能导致其不稳定？博福特环流中积累的淡水突然释放对全球海洋环流，特别是大西洋经向翻转环流( AMOC )有何潜在影响？博福特环流的变化对区域气候有何影响？它们如何与其他气候系统相互作用？

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