一项新的研究揭示了西伯利亚河流中的物质穿越北冰洋所采取的变化多端且敏感于气候的路线。这一发现引发了人们对污染物不断扩散及气候变化加剧可能对脆弱极地生态系统造成后果的新担忧。
国际研究于今天发表在《自然通讯》上，由英国布里斯托大学主导，提供了关于称为跨极漂流的基础运输系统的最清晰图像。它还揭示了控制这一主要北极表层洋流的各种因素，包括可能增加人造污染物传播的温暖气温。
跨极漂流将海冰、淡水和悬浮物从西伯利亚架输送到中央北极，朝向连接北欧海的弗拉姆海峡通道。
这种横跨北极的流动影响着自然物质的运输，如营养物质、气体、有机化合物，以及人造污染物——包括微塑料和重金属——从西伯利亚河流系统进入中央北极和北大西洋。这些物质影响着北极的生物地球化学和生态系统，而淡水本身则改变了海洋循环。
由于北冰洋是一个变化多端的环境，河流源物质并未沿着稳定的路线移动，而是采取了多样、随季节变化的路线，受变化的架条件和洋流、海冰的形成、漂流和融化的影响。这导致了自然物质和污染物的快速广泛再分配。
该研究的首席作者、英国布里斯托大学和美国伍兹霍尔海洋研究所的玛丽·居里化学海洋学博士后研究员乔治·劳克特博士表示：“我们发现跨极漂流沿线西伯利亚河水的成分发生了明显变化，展示了这种高度动态的相互作用。河流排放的季节性变化和西伯利亚架上的动态循环驱动了海洋表面的变化，而海冰与海洋之间的相互作用进一步增加了河流物质的再分配。”
“另一个关键发现是，沿跨极漂流形成的海冰日益发挥中心作用——不仅作为一种被动运输介质，而且作为主动塑造扩散模式的因素。这些海冰在生长过程中捕获来自多个河流源的物质，不同于大多数沿海海冰，形成了复杂的混合物，跨越广阔距离被运输。”
为了破解这些复杂的路径，国际研究团队利用氧和钕同位素分析了海水、海冰和雪样本，并对稀土元素进行测量，以生成地球化学追踪数据。这种地球化学指纹技术使研究人员能够追踪河流源物质的起源，并跟踪其在中央北极沿途的演变，历时一年。
该研究借助了MOSAiC项目的样本，这是有史以来最大规模的北极探险，也是最雄心勃勃的极地研究活动之一，共有七艘破冰船和600多名全球科学家参与。
共同作者、德国基尔大学的研究员多罗西娅·鲍赫博士表示：“这些发现代表了前所未有的全年观察。之前，我们只有夏季数据，因为冬季穿越冰层太慢且困难。这种持续的跨学科北极证据提供了重要而全面的见解，有助于我们更好地理解极为复杂的海洋系统及可能的未来影响。”
随着夏季海冰在气温升高的情况下继续退化，循环和漂流模式正在发生变化。
共同作者、德国阿尔弗雷德·韦根ер研究所的研究科学家、布雷默哈芬应用科技大学的荣誉教授本杰明·拉贝教授表示：“这些变化可能会显著改变淡水和河流衍生物质在北极的传播方式，对生态系统、生物地球化学循环和海洋动力学产生深远影响。”
该研究还挑战了长期以来对跨极漂流作为稳定河水输送工具的看法。该现象最早是在挪威探险家弗里乔夫·南森于1890年代的历史性弗拉姆探险中首次被观察到，130多年后最新的发现表明，跨极漂流在空间和时间上都是高度可变的。
劳克特博士补充道：“虽然这项研究并未专注于个别化合物，但它阐明了潜在的运输机制——这对于预测在变暖气候下北极物质运输将如何演变至关重要。如果连这个标志性的洋流都是如此动态，那么整个北冰洋可能比我们之前认为的更加多变和脆弱。”
