北冰洋被其邻国入侵的时间比任何人想象的都要早

北极。 大西洋。 自古以来，两大洋就和谐共存，大西洋温暖而咸的海水轻轻地流向北极。 北极的分层性质——顶部是海冰，中部是寒冷的淡水，底部是温暖的咸水——帮助巩固了北冰洋和温暖大西洋之间的边界。

但是，当更大的海洋开始以超过北冰洋所能容纳的速度流动时，一切都发生了变化，削弱了各层之间的区别，并将北极水域变成了类似于大西洋的东西。 这个过程被称为大西洋化，是北极比任何其他海洋变暖得更快的部分原因。

“这不是对北极的新入侵，”威尔士班戈大学的物理海洋学家尤因·杰恩·林 (Ewing Djern Lin) 说。 “新鲜的是北极的特征正在发生变化。”

这些卫星提供了一些关于北冰洋和海冰变化的最清晰的测量结果。 但他们的记录只有近 40 年的历史，掩盖了过去几十年海洋气候​​的变化。

“要回到过去，我们需要某种时间机器，”意大利 CNR 极地研究所的研究员 Tommaso Tessi 说。

在周三发表在杂志上的一篇论文中 科学进步Tessie 博士及其同事能够使用从海底采集的 1 码长沉积物样本回到过去，这些样本保存了北极水域 800 年的历史变化。 他们的分析发现，大西洋化始于 20 世纪初——比卫星图像记录这一过程早了几十年。 自 1900 年以来，北极已经变暖了大约 2 摄氏度。但是这个早期的亚特兰蒂斯并没有出现在当前的历史气候模型中，作者说这种差异可能揭示了这些估计中的差距。

“这有点令人担忧，因为我们依赖这些模型来预测未来的气候，”泰西博士说。

没有参与这项研究的挪威特罗姆瑟北极大学研究员 Mohamed Ezzat 将结果描述为“非凡”。

“关于北冰洋水文过去长期变化的信息是需要的，而且早就应该了，”埃扎特博士在一封电子邮件中写道。

2017 年，研究人员从位于弗拉姆海峡东端的冰冷峡湾 Kongsfjorden 的海底提取了一个沉积物核心，该海峡是挪威斯瓦尔巴群岛和格陵兰岛之间的门户，北极和大西洋水域在那里混合。

研究人员定期将果肉切片并干燥这些层。 然后是筛选和采样有孔虫的艰苦过程 – 单细胞生物利用海洋中的矿物质在自身周围建造复杂的贝壳。

当有孔虫死亡时，它们的壳会漂到海底并堆积在沉积物层中。 这些生物是沉积物样本中的重要线索。 通过识别样本中存在的有孔虫并分析其贝壳的化学成分，科学家们可以推断出过去海洋的特征。

该团队的最初想法是重建包含北极和大西洋水域的区域的海洋条件，可以追溯到 1000 到 2000 年前。 但在可追溯到 1900 年代初期的果肉切片中，研究人员注意到，偏好咸环境的有孔虫的浓度突然大量增加——这是寰枢化的迹象，比任何人记录的要早得多。

“其中一项研究出人意料太多，”剑桥大学海洋学家、研究论文的作者弗朗西斯科·莫奇泰洛 (Francesco Mochitello) 说。

沉积物的数量如此之多，以至于研究人员能够将过去气候的年表拼凑起来，以五年或十年为增量。 此外，分子生物标志物可以确定特定的年份，即 1916 年，康斯峡湾开始采煤。 由于重变态发生在这个迹象之前，研究人员估计大西洋化大约在 1907 年左右开始。

当研究人员将来自古代气候模型的数据与其他数据进行比较以查看它们是否重叠时，他们发现当前的气候模型没有这种早期大西洋化的迹象。 研究人员提出了这种缺失背后的一些可能原因，例如低估了淡水混合在北极的作用或该地区对变暖的敏感性。

没有参与这项研究的林博士看到了这个早期的大西洋和目前的快速大西洋之间的差异，后者在很大程度上是由北极海冰融化驱动的。 林博士说：“工业革命之后，我们在行星系统中积聚多余的热量，以至于那时人为造成的热量还为时过早。”

作者不确定早期大西洋化背后的确切原因。 Mochitiello 博士说，如果人类的影响是原因，“整个系统对温室气体的敏感性比我们以前认为的要高”。

另一种可能性是，近几十年来，先前的自然变暖可能使北冰洋对加速的大西洋更加敏感。 “会不会是我们破坏了一个已经在转型的系统？” 泰西博士说。

这是任何古代气候模型的疯狂难题。 “我们没有人在那里，”林医生笑着说。

虽然这适用于人类，但不适用于弗拉姆海峡的珊瑚。 长寿动物记录了气候和其他因素的变化，使它们成为气候历史的优秀守护者。 Tessie 博士希望接下来研究海峡中的冷栖珊瑚，以了解它可能提供的有关大西洋对北极的侵占的见解。