科学家利用古老浮木追踪了500多年来北极变暖、洋流和海冰的变化

一项新研究重建了500多年来冰冻树木穿越北冰洋的路径,使科学家们对过去半个世纪以来海冰和海流的变化有了独特的看法。通过对斯瓦尔巴群岛(归属于挪威的极地自然群岛)海滩上的浮木碎片进行测年和追踪,科学家们确定了这些倒下的树木漂浮的位置。追溯浮木的旅程让研究人员首次重建了海冰的水平,以及推动载满浮木的冰块的洋流。

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来自北方广袤的北方森林的倒下的树木被河流带到海洋,可以被冻结在海冰中并漂浮到很远的地方,但是新研究显示,随着携带它们的海冰的缩小,越来越少的树木正在进行长途旅行。

这项新研究发现,在过去的30年里,新到达的漂流浮木明显减少,反映了在一个变暖的北极地区海冰覆盖率的急剧下降,并提供了一个比其他方法更高分辨率的过去北冰洋状况的图片。这项研究发表在《地球物理研究杂志》上。该杂志出版了促进我们对海洋及其过程的理解的研究。

海冰对气候变化很敏感,是北极生态系统的一个重要组成部分,因此了解冰、海洋温度和海流如何随时间变化,对于预测北极地区即将发生的变化是必要的。但这样做可能是难以捉摸的:毕竟,海冰会融化。所以科学家需要转向其他记录。

领导这项研究的牛津大学地球科学家Georgia Hole 说:“这是第一次用漂流浮木来研究北极海冰动态和循环模式的大规模变化。”

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“他们正在进一步分析,将漂流浮木的变化与海冰的变化联系起来,而这正是我们想要去的地方。”瑞典哥德堡大学的古气候学家Hans Linderholm说,他没有参与这项研究,“这真的很令人兴奋。”

北冰洋收集了自然落入北美洲和欧亚大陆高纬度河流的树木。当天气足够冷时,一些树木被冻成了海冰。然后,这些冰块在洋流和风的冲刷下漂过海洋,直到在斯瓦尔巴德群岛的海岸上搁浅。在那里,它们被搁置了几百年,直到像Hole和 Linderholm这样的研究人员出现。

研究人员以前曾将漂流浮木用于气候变化研究,但新研究是第一次测试北极漂流浮木对窥视过去的海流和冰层覆盖有多大作用。为了检查他们的工作,该研究直接将漂流浮木推断的海冰覆盖率与海冰的观测记录进行比较。

Linderholm说:“这是一个神奇的资源,可以说是关于洋流和海冰状况的东西。我认为他们确实有理由将(树木)的出处变化与海冰条件的变化相匹配,这正是我们所寻找的:在观测之前拥有海冰信息。”

在2016年和2018年的夏季,Hole 和她的合作者在斯瓦尔巴德北部的几个海滩上寻找浮木。回到实验室,他们分析了树轮,以确定它是哪种树,并将每个浮木片的树轮模式与整个北方森林的树木测量的树环数据库进行比较。然后,Hole可以将树木追踪到各个国家、分水岭、甚至河流,并看到漂流木的来源是如何随时间变化的。

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由于冰岛渔民、海豹猎人和过往船只的记录,Hole将她的浮木数据与 1600 年至 1850 年的早期海冰观测数据相结合。。更近的海冰数据来自于飞机和卫星图像。最后,她将流木追踪数据与海冰状况和海流进行了比较,以了解它们之间的关联程度。

她的数据显示,最低纬度的海冰缓慢而稳定地向北迁移,反映出气候变暖,同时漂流浮木在北美和欧亚大陆之间波动。

Hole说:“我们还看到从1700年到1850年漂流浮木记录的变异性增加,我们把它解释为海冰的变异性增加。更冷的条件往往有更多的海冰,所以早期的浮木反映了更广泛的来源。随着北极的升温和海冰的融化,能够进行长途旅行的浮木越来越少。”

这种独特的方法提供了其他技术无法提供的细微见解,而这项研究只是一个开始--直到北极完全失去海冰为止。

“这是一个如此脆弱的系统,”Hole说。“如果海冰真的像预测的那样下降,那么这将是一个即将消失的领域。”

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