1974年，從NOAA衛(wèi)星獲得的圖像揭示了一個令人費解的現(xiàn)象:在南美洲南部的威德爾海的冬季海冰上，有25萬平方公里的缺口，被稱為“冰間湖”，這個現(xiàn)象持續(xù)了三個冬季節(jié)的時間。從那以后，就再也沒有看到過南極洲周圍廣闊的無冰區(qū)域了，盡管去年人們看到了一些小的“冰間湖”。

在對氣候模型的新分析中，西班牙海洋科學研究所和約翰霍普金斯大學的研究人員揭示了這些看似反常的“冰間湖”所能產(chǎn)生的顯著的全球效應。他們的發(fā)現(xiàn)表明，通過這些缺口從海洋中逃離的熱量會影響到全球的海洋和大氣溫度和風模式，甚至熱帶地區(qū)的降雨。盡管這一過程是氣候變化的自然模式的一部分，但它對全球氣候如何應對未來全球變暖的影響有一定的影響。

賓夕法尼亞大學地球與環(huán)境科學學院的研究作者兼助理教授Irina Marinov介紹說“在南大洋的海冰上，這種微小的、孤立的缺口可能具有重大的、大規(guī)模的氣候影響，氣候模型表明，在多年和幾十年的時間里，整個大氣層都在變暖，我們看到南半球的風發(fā)生了變化，赤道的雨帶也發(fā)生了南向變化?！边@是由“冰間湖”引起的。

Marinov與巴塞羅那海洋科學研究所的海洋學家安娜·卡布爾以及約翰·霍普金斯大學地球與行星科學系的Anand Gnanadesikan教授合作了這項研究，并發(fā)表在《氣候雜志》上。

通常情況下，南半球的冬季南大洋被冰覆蓋，在北大西洋和赤道的溫暖的地下水域與寒冷的地表水混合在一起的時候，就會出現(xiàn)“冰間湖”，這一過程被稱為“開放的海洋對流”。

直到最近，氣候?qū)W家和海洋學家認為，熱帶地區(qū)的大氣和海洋環(huán)境是影響熱帶以外環(huán)境的主要因素。但在過去的幾年里，Marinov和合作者以及其他人已經(jīng)證明了相反的觀點:南大洋在影響熱帶和北半球的氣候中起著重要的作用。

在目前的工作中，Marinov和他的同事們使用了強大的模型來模擬過去和未來的氣候，以確定“冰間湖”的影響如何在全球范圍內(nèi)波動。

他們的模型表明，“冰間湖”和伴隨的開放海洋對流大約每75年發(fā)生一次。研究人員觀察到，當它們發(fā)生時，它們作為海洋熱量的釋放閥。不僅直接區(qū)域溫度升高，而且整個南半球的海平面和大氣溫度也會增加，北半球次之。

南北溫度梯度的變化也會導致風的變化。馬林諾夫說:“我們認為，南半球的西風帶和信風的變化正在減少，從而影響風暴、降水和云?！?/p>

在這些變化中，降水變化是熱帶輻合帶的變化，赤道帶是信風交匯的赤道帶，造成了強烈的降水。當“冰間湖”出現(xiàn)時，這條雨帶向南移動了幾度，并在那里停留20到30年，然后才移回來。

Marinov說:“這影響了印尼、南美洲和撒哈拉以南非洲的水資源。氣候的自然變化可能會影響到世界人口稠密地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)?！?/p>

考慮到南大洋現(xiàn)象的廣泛影響，Marinov強調(diào)了在該地區(qū)加強監(jiān)測的必要性。她是南部海洋碳和氣候觀測和建模協(xié)會的，他們將機器人漂浮在南大洋上收集海洋溫度、鹽度、碳、營養(yǎng)和氧氣的數(shù)據(jù)。

Marinov的團隊和合作者早期的研究表明，在氣候變化的情況下，“冰間湖”可能會變得不那么頻繁。當海冰融化時，它會使海面的表層變得更加明亮，使它變得更輕，更不可能與較沉的水底水域混合。Marinov指出，從上世紀70年代中期到去年，沒有任何重要的“冰間湖”出現(xiàn)，在上世紀90年代末和21世紀初，可能導致了所謂的“氣候中斷”，當時全球平均表面溫度似乎在持續(xù)上升的情況下停滯不前。

Marinov說:“在這段間歇期，大量的熱量被儲存在水下的海水中。大多數(shù)研究都將這一中斷歸因于拉尼娜現(xiàn)象的持續(xù)時間，導致在低緯度的太平洋地區(qū)儲存熱量。但我認為“冰間湖”也有貢獻，在南大洋儲存更多的熱量，并阻止對大氣的額外釋放”。

如今，這項工作又提出了許多新問題,如如何降低海冰范圍,包括最近斷裂的南極半島的一大塊,將影響“冰間湖”的頻率和“冰間湖”的存在與否將如何影響大氣溫度。

Marinov說:“這項調(diào)查研究了冰間湖和南大洋的對流，這對全球氣候來說是一個非常重要和有趣的事情，我們認為很多人將在接下來的十年里對此展開研究?！?/p>