南极洲威德尔海表面的冬季冰层偶尔形成一个巨大的洞。2016年和2017年出现的一个洞引起了科学家和记者的强烈好奇。虽然几十年前形成了更大的差距，但这是海洋学家第一次有机会真正监测南极冬季海冰的意外差距。
由华盛顿大学领导的一项新研究结合了海冰覆盖的卫星图像，机器人漂流者甚至配备传感器的海豹，以更好地了解这一现象。该研究探讨了为什么这个洞仅在几年内出现，以及它在更大的海洋环流中可以发挥什么作用。
该研究于6月10日发表在“ 自然 ”杂志上。
“我们认为海冰中的这个大洞 - 被称为变形金刚 - 是罕见的，可能是一个已经灭绝的过程。但2016年和2017年的事件迫使我们重新评估，”主要作者伊桑坎贝尔说，海洋学的威斯康星大学博士生。“观测结果显示，最近的混合体是由多种因素组合而成的 - 一种是不寻常的海洋条件，另一种是一系列非常强烈的风暴，在威德尔海上旋转，几乎是飓风强风。”
“polynya”是一个俄语单词，大致意思是“冰洞”，可以形成近岸，因为风将冰推向周围。但是它也可以远离海岸并且持续数周到数月，它可以作为企鹅，鲸鱼和海豹的绿洲，以便弹出和呼吸。
远离南极海岸的这个特殊地点往往有小开口，之前曾见过大型的海啸。这个位置最大的已知的小型飞机是在1974年，1975年和1976年，就在第一颗卫星发射之后，当新西兰大小的地区连续三次连续南极冬季仍然无冰时，尽管空气温度远低于冰点。
坎贝尔于2016年作为研究生加入威斯康星大学，以更好地了解这一神秘现象。在科学运气的推动下，几十年来第一次出现了一个大的。2016年8月美国宇航局的卫星图像引起了公众对三周内出现的33,000平方公里(13,000平方英里)间隙的关注。2017年9月和10月出现了更大的差距，面积达50,000平方公里(19,000平方英里)。
南大洋被认为在全球洋流和碳循环中起着关键作用，但其行为却知之甚少。它拥有地球上一些最猛烈的风暴，在极地冬季的24小时黑暗中，大风不间断地在大陆周围肆虐。这项新研究使用了南大洋碳和气候观测与建模项目(SOCCOM)的观测资料，该项目提出了随着海流漂移而监测南极条件的仪器。
该研究还使用了长期运行的Argo海洋观测计划的数据，象海豹将数据发送回海岸，气象站和数十年的卫星图像。
威斯康星大学海洋学教授斯蒂芬·里瑟说：“这项研究表明，这种多变量实际上是由许多因素引起的。” “在任何一年中，你可能会发生其中的一些事情，但除非你得到所有这些，否则你就不会得到一个变形金刚。”
该研究表明，当南极洲周围的风越来越靠近岸边时，它们促进了威德尔海东部更强的向上混合。在该地区，一个名为Maud Rise的水下山脉迫使周围的海水密集，并在上方留下旋转的漩涡。两个SOCCOM仪器被困在Maud Rise上方的涡旋中，并在那里记录了多年的观测结果。
分析表明，当表面海洋特别咸时，如2016年所见，强烈的冬季风暴可以引发翻车环流。来自深处的更温暖，更咸的水被搅拌到表面，在那里空气使其变冷并使其比下面的水密度更大。当水下沉时，相对温暖的约1摄氏度(34华氏度)的深水取代它，形成一个冰不能改造的反馈回路。
在气候变化下，来自冰川融化和其他来源的淡水将使南大洋的表层不那么密集，这可能意味着未来更少的冰间谍。但这项新研究质疑了这一假设。许多模型表明，环绕南极洲的风将变得更强，并且更接近海岸 - 新论文表明，这将鼓励更多的冰间形成，而不是更少。
这是第一次证明即使是像2016年那样较小的变形金刚将水从地表一直移动到深海的观测资料。
“基本上它是整个海洋的翻转，而不是在从地表到深处的单程旅行中注入地表水，”共同作者厄尔威尔逊说，他最近在威斯康星大学完成了海洋学博士学位。
表面多变量对气候影响的一种方式是海洋中最深的水，称为南极海底水。这种寒冷浓密的水潜伏在所有其他水之下。它的产生地点和方式会影响其特性，并会对其他主要洋流产生连锁反应。
“现在人们认为大部分底水正在南极陆架上形成，但这些大型近海海啸可能在过去更常见，”Riser说。“我们需要改进我们的模型，以便我们可以研究这个过程，这可能会产生更大规模的气候影响。”
大而持久的冰间隙也会影响大气层，因为深水含有生命形态的碳，这些碳已经沉没了几个世纪，并在下降过程中溶解。一旦这些水到达表面，碳就可以释放出来。
坎贝尔说：“这个深层的碳储存已被锁定数百年，并且在一个合金系中，它可能通过这种非常剧烈的混合在地表通风。” “如果气候系统连续多年发生，那么大型碳排放事件可能会真正打击气候系统。”
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