2009年8月,北冰洋海冰上的融化池。

2009年8月,北冰洋海冰上的融化池。Pablo Clemente-Colon /国家冰中心

外星人水域:邻近的海洋流入温暖的北冰洋

北极的“大西洋化”和“和平化”已经开始。随着温暖的海水流入日益无冰的北冰洋,从浮游植物到鲸鱼等新物种有可能颠覆这种敏感的极地环境。

在斯堪的纳维亚半岛上方,北冰洋的大西洋一侧,鲭鱼、鳕鱼和其他原产于欧洲海岸的鱼类正在越来越多的无冰水域中迁徙,向更深的地方迁徙进入北极盆地对西伯利亚。迄今为止千里到西方,南达,凯蒂克斯和其他极地海鸟以南部鸟类在北北飘落的海峡之后被南部鸟类归零。在加拿大之上,海上避免大西洋的杀手鲸之间的中间越来越多地在一个解冻的北极的家中越来越多地在家里。

由于北极比地球上的任何其他地区更快地加热,寒冷的极地海洋与其较温暖的近似的界限,邻近的海洋开始模糊,从浮游植物到鲸鱼,将大门打开到南部水域。北极海洋的“寰道病”和“绥靖”现在正在迅速推进。一种新文章例如,华盛顿大学海洋学家丽贝卡·伍德盖特发现,在过去十年中,通过白令海峡向北流入北冰洋的太平洋水量激增了70%,现在相当于密西西比河年水量的50倍。在北极的大西洋侧,另一个最近报告得出的结论是,阻止大西洋流入的北冰洋冷层系统正在瓦解,导致一股更温暖、密度更大的水流涌入北极盆地。

因为北极地区的大西洋和太平洋地区的海洋环境是明显的,所以这些广泛变化背后的物理机制差异。但科学家们表示,北冰洋两侧的不断增长的入侵是向新的极地纬度,对北极海洋动力学,海洋食品网和长期捕食者 - 猎物关系产生深远的影响。

北冰洋,及其与太平洋和大西洋的联系。

北冰洋,及其与太平洋和大西洋的联系。耶鲁环境360地球

“You’re really changing the system in terms of its capacity for production with the loss of sea ice, influx of nutrients, and also this ‘highway of prey,’” says Sue Moore, a biological oceanographer with the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) Fisheries Office of Science and Technology who studies marine ecosystems in the Pacific Arctic. “It’s a whole resetting of the table.”

引人注目的生态系统效应在高北方变得明显。有些物种似乎正在获得新的栖息地,而其他物种似乎似乎很快就会失败。

在太平洋方面,近年来已经观察到驼背鲸,亚天北极物种远北作为utqiaġvik(以前称为Barrow),on Alaska的北坡,以前尚未报告。摩尔认为鲸鱼在太平洋磷虾和其他食物流入北极的脉冲中盛宴。减少海冰也允许鲸鱼早些时候到来并稍后留下来,给予他们更多的时间来喂养和再现。

去年冬天,阿拉斯加北极的海冰形成晚了三个月,消失在最早的记录日期“我们在Chukchi海上有弓头鲸,几乎没有冬天 - 我们在现在从未见过,”摩尔说北极综合研究项目是国际专家合作,看着不断变化的太平洋北极对海洋生物的影响。

生态系统转变的迹象在北极的大西洋方面更加戏剧,流入较大,更大,咸味。

阿拉斯加因纽特环极委员会的土著知识科学顾问卡罗莱纳·贝赫说,在加拿大西部的北极海岸,土著渔民报告说,鲑鱼在异常遥远的北方冒险。科学家们正在进行北极生态系统调查2008年,在Beaufort Sea中,Elizabeth Logerwell是Noaa阿拉斯加渔业科学中心的博福特海的博览会博览会在Beaufort Sea中感到惊讶。如果这些更多的南方物种延伸到北方的范围,他们可能会潜入北极鱼类。然而,她警告说,该区域缺乏长期的历史鱼类调查数据,使其难以知道这些是这些实际上是新的抵达还是刚刚第一次科学地观察到。

科学家们确实表示,太平洋水域的入侵正在对阿拉斯加北极地区的海鸟造成损害。传统的楚科奇海夏季居民——如黑腿三趾鸥、厚嘴海鸦和白鸥——现在正被最小和冠小海雀、北方管鼻藿和短尾海鸥所取代,它们以前从未冒险到如此遥远的北方。这种变化反映了鸟类猎物的变化,新的猎物种类正通过白令海峡向北移动。最近的一项研究显示,这种变化导致了海鸟数量的整体下降结束。

在北极的大西洋一侧,生态系统变化的迹象甚至更为明显,那里的大西洋流入总体上要温暖得多,规模更大,盐度也更高。摩尔将跨越冰岛和斯堪的纳维亚半岛上空的长边界地带的入侵比作“消防水带”,而太平洋一侧的“花园水带”则是相对狭窄的白令海峡。

“当我在1974年来到挪威时,麦克塞尔北部边境是挪威西部,”挪威北极大学海洋生态教授保罗瓦塞曼(Tromsø)和冰缘生态系统专家。“现在你可以在斯瓦尔巴德峡湾看到[鲭鱼],”他说,指的是一群挪威北极群岛,近600英里的北方近81岁。由大西洋侵入,温暖的水物种正在向东北蔓延到北极海洋,常规的冷适应物种,如北极鳕鱼,正在试图追溯到北方。在过去的半十年中,Wassmann说:“斯瓦尔巴特北部的可剥夺金额(大西洋)COD,之前未观察到。”

在巴伦支海,典型的大西洋鱼类物种,如鳕鱼,喙红鱼和长粗鳍鱼,已经转移到北部,取代了北极鱼类。

在巴伦支海,典型的大西洋鱼类物种,如鳕鱼,喙红鱼和长粗鳍鱼,已经转移到北部,取代了北极鱼类。NOAA Climate.gov.

最引人注目的趋势之一是浮游植物迅速向极地扩散,浮游植物是处于海洋食物链底部的微藻。一个新的学习找到Emiliania huxleyi浮游植物,天然温带,大西洋海洋,盛开5度纬度,或大约350英里,在欧洲北极北部比1989年更远。

Laurent Oziel(位于魁北克市的Laval City)的极地海洋学家共同作者Laurent Oziel表示,大西洋植物植物植物生态系统的北方传播可能对北极海洋生态系统产生了剧烈影响。在北极,消费浮游植物的浮游动物专业从事大型脂肪储存以抵御严酷的冬季条件。这使得它们特别是吃它们的鱼的丰富的食物来源,吃鱼的海豹,以及北极海熊等掠夺者。Oziel说,南方浮游植物的涌入是引进新型的浮游动物,并为当地物种提供较少的营养。

南方的浮游动物可能无法在寒冷的北方生存。但是Wassmann说,海冰的变薄和消失使更多的光线能够穿透北冰洋的深处,刺激藻类的生长,使鱼类和生物能够在以前缺乏足够营养的地方扎根。

也有大西洋的影响也受到了加拿大部分北冰洋的海洋“在哈德逊湾,我们看到了一个巨大的气候变化,我们称之为亚北极物种,”新斯科舍省阿卡迪亚大学(Acadia University In Nova Scotia)北部研究博士后珍妮弗·普罗文彻(Jennifer Provencher)说。“我们已经记录了从冷水物种到大西洋温暖水域物种的转变。在我们的案例中,从北极鳕鱼到更多的毛鳞鱼和沙鱼。”

科学家们正试图更好地了解是什么驱使着来自北冰洋附近水域的物种不断入侵。

另一种在加拿大北极地区日益频繁出现的物种是Orcinus orca.- 虎鲸。这些大型的海豚家族的大型肉食成员曾经在通常的冰盖水域中罕见,因为它们的高背翅片是避免的。但随着海冰的撤退和他们的猎物北方,虎鲸现在在加拿大北极的部分地区出现了更频繁的地方构成了威胁对Narwhals,Beluga和Bowhead Whales。作为自然加拿大博客丽贝卡肯尼迪所说的,“虎鲸即将成为北极的主要捕食者。”

科学家们正试图更好地了解是什么原因导致了来自北冰洋附近水域的不断入侵。历史上,通过白令海峡的北流是由高差驱动的马萨诸塞州伍兹霍尔海洋研究所研究太平洋北极环流的物理海洋学家罗伯特·皮克特解释说,白令海比白令海峡北部的楚科奇海高,导致太平洋水域“下坡”进入北极。盛行的北风通常与水流相反,特别是在冬天,当它们阻碍太平洋水流进入北极时。伍德盖特的研究发现,太平洋通量的增加并不是因为当地风的变化。相反,它似乎与北极盆地深处的大气压增加有关,皮卡特说。

“你让所有温暖的太平洋进入北极,这是什么意思?”塞特说。“不仅有更多的水经历,而且经历了更多的水。”他说,增加更多的热量是“改变水的组成及其融化海冰的可能性。”

为研究北极海洋的温暖大西洋水涌,研究人员在2015年恢复了俄罗斯群岛北北北北部的数据收集浮标。 

为研究北极海洋的温暖大西洋水涌,研究人员在2015年恢复了俄罗斯群岛北北北北部的数据收集浮标。Ilona Goszczko

此外,来自大西洋的长期进入北冰洋并在深海盘旋的海水,由于日益强烈的风暴,正被驱赶到阿拉斯加北部的浅海大陆架上。菲利斯·斯塔贝诺说:“过去几年,我们在楚科奇斜坡上看到的是大西洋海水的波动,温度高得可怕,高于零摄氏度,而且是咸的。”他是美国国家海洋和大气管理局太平洋海洋环境实验室的物理海洋学家,也是北极综合研究的联合主任。

在北冰洋的另一边,在斯堪的纳维亚和俄罗斯之间,一款通常预防温暖的强大分层系统,从混合向上搅拌的大西洋水。称为Halocline,这种厚的冷北极水带覆盖较深的循环大西洋水,阻止其热量到达北冰洋的表面。

据Igor Polyakov Iseoographer大学Igor Polyakov称,Halocline正在失去其力量。他是最近的领先作者学习发现北极海洋变得越来越像大西洋,因为北极分层减少,让更多的大西洋水混合在冬季形成海冰。

“Halocline近年来越来越弱了,”Polyakov说:“允许大西洋水热量向上渗透并到达海冰的底部。”在20世纪90年代末,斯瓦尔巴特附近始于斯瓦尔巴特的现象正在加速和将东部蔓延到西伯利亚之上的北极水域。

所有迹象都表明,在未来几十年里,北冰洋的“大西洋化”和“和平化”只会加剧。

研究人员指出,来自远程北极海洋的数据稀少,缺乏长期观测,使极性海洋生态系统中难以确定精确时间和变化率。卫星纪录仅为39岁,船舶的调查罕见,因此科学家不能总是说出人口越来越多或延长其范围。

“你需要一个时间序列在我们没有时间序列的地方,”威斯曼说。

然而,所有迹象都表明,在未来几十年里,随着全球继续变暖,北极越来越无冰,北冰洋的“大西洋化”和“和平化”只会加剧。今年2月北极气温飙升至超过45华氏度正常并徘徊在全季度高于平均水平。冬天的海冰是第二次最低点在整个北冰洋上的记录。自卫星监测开始以来,北冰洋冰盖下降了约40%。

“这都是联系的,”摩尔说。“Sea Ice是系统的一个重要组成部分,一旦它彻底改变,你就会有其他改变。”