冰沼湖,在南极大陆上是非常常见的。南极洲的年平均气温为-25℃,内陆高原的平均气温为-50℃,在一些地方的最低气温甚至可以低至-89℃,但是就算在如此低温的条件下,一些区域的水仍然不会结冰,这些能够长期保持无冰状态的水域,就叫做冰沼湖。
对于这些冰沼湖的形成,科学家们研究了几十年,才弄清楚其原因。一种解释是,南极洲上空的狂风把湖面上刚刚形成的冰吹走了,另一种解释是,较为温暖的水从底下涌上来,阻止湖面结冰。
对于这两种解释,科学家们都通过结合实地考察和卫星图像,找到了充分的证据。然而,有一个地方的冰沼湖,在此前很长的一段时间里,科学家们动用了大批的漂浮机器人、卫星图像,甚至派出了携带科学仪器的海豹,都没能弄清它的形成原因。
南极洲威德尔海(WeddellSea)上的冰沼湖,人们最早在年的卫星图像上发现了它。它当时出现在一座名为莫德山(MaudRise)的水下山脉附近,它异常的巨大,比新西兰整个国家的陆地面积还大。从卫星图像上看,就像南极大陆上突然出现的一个巨大空洞。
威德尔海上的冰沼湖,并不会每年都如期而至,它的出现完全没有规律。它在年和年分别出现过一次,在年之后就完全销声匿迹了。如此神出*没的冰沼湖,让其蒙上了一层神秘的面纱,也让科学家们摸不着头脑。
直到年,它再次出现,这次的面积比较小,大概是年时的三分之一。科学家们没有浪费这次机会,动用了多方资源,对其进行深入研究。年,它又出现了。在最近的一项研究中,一些科学家将其与年频繁的飓风活动联系起来,最终发现,这个巨大的冰沼湖并不是南极洲上的一个单一事件,而是一个全球现象。
来自美国华盛顿大学的海洋学家史蒂芬·瑞斯(StephenRiser)说:“这项研究表明,这实际上是由许多因素造成的,这些因素必须都同时满足一定的条件,并相互作用,巨大的冰沼湖才会出现。”
在这项研究中,科学家们除了掌握几十年前的卫星数据外,还有来自南大洋碳和气候观测与建模(SOCCOM)的数据,这是一个漂浮仪器系统,在南大洋中漂移,监测深至米水域的温度、盐度和洋流的数据。
而且,十多年来,科学家们一直在为南极象海豹装备argos系统仪器,包括GPS和温度和盐度传感器。提供了额外的数据流。综合起来,这些数据足够可以让研究小组揭开这个神秘空洞的庐山真面目。
这项研究的负责人坎贝尔说:“最近的巨大冰沼湖是由多种因素共同造成的,一种是异常的海洋条件,另一种是一系列非常强烈的风暴,几乎是飓风造成的,它们在威德尔海上空盘旋。”
研究小组发现,当强劲的海风靠近南极洲海岸时,它们会在靠近莫德海的威德尔海的地方增加向上的混合。水下山脉莫德山周围的海水会变得稠密,从而在上方形成漩涡,进而形成巨大的冰沼湖。
当海水盐度特别高的时候,就像年一样,冬季风暴会触发一个循环反馈回路,让下面的温水上升,并与空气接触而变冷。这使得水的密度增大,密度增大的水会下降,更多的温水会涌上来,涌上来的温水又会被冷却,然后继续下降,如此循环不断。
研究人员说,这个巨大的空洞可能会进一步影响气候,因为南极洋底有一堆碳。这种现象会导致更多的深层水藻,将更多的海底水循环到海面上,更多的海底碳会被带到海面上。
坎贝尔说:“数百年来,这种深层的碳储存库一直处于封闭状态,但是通过这个巨大的空洞,加上剧烈的混合,海底的碳得到更多被释放到大气中的机会。”
“如果连续几年发生这么一次大规模的碳排放事件,我们的气候系统真的会遭受重创。”我们人类自己向大气中排放的碳已经够多了,这些大规模的碳排放事件,在全球变暖愈演愈烈的今天,可以说是雪上加霜。