古代浮木追踪 500 年的北极变暖、洋流和海冰

在海冰中漂浮的倒下的树木反映了过去 30 年来冰层加速流失。

一项新的研究重建了冰冻树木在 500 多年来穿越北冰洋的路径，让科学家们对过去半个千年中海冰和洋流的变化有了独特的了解。

通过在挪威北极圈内的群岛斯瓦尔巴群岛的海滩上对浮木进行约会和追踪，科学家们已经确定了这些倒下的树木漂浮在哪里。 追溯浮木的旅程，研究人员首次重建了随着时间的推移海冰的水平以及推动浮木载冰的海流。

由河流带到海洋，北方广阔的北方森林中倒下的树木可以在海冰中冻结并漂浮很远，但新的研究表明，随着携带它们的海冰缩小，越来越少的树木正在长途跋涉。

这项新研究发现，在过去 30 年中，新到访的浮木明显下降，反映了变暖的北极地区海冰覆盖率的急剧下降，并提供了比其他方法更高分辨率的北冰洋过去状况的图片。 该研究发表在 地球物理研究期刊：海洋，它发表的研究提高了我们对海洋及其过程的理解。

海冰对气候变化很敏感，是北极生态系统的重要组成部分，因此了解冰、海洋温度和洋流如何随时间一起变化对于预测北极即将发生的变化是必要的。 但这样做可能难以捉摸：毕竟冰会融化。 最古老的海冰只有大约四年的历史（并且越来越年轻），因此科学家需要求助于其他记录。

“这是第一次使用浮木来观察北极海冰动态和环流模式的大规模变化，”地球科学家乔治亚霍尔说。 牛津大学谁领导了这项研究。

“他们将分析更进一步，将浮木的变化与海冰的变化联系起来，这就是我们想要去的地方。 这真的很令人兴奋，”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。

重要的冰块

北冰洋收集了自然落入北美和欧亚大陆高纬度河流的树木。 当天气足够冷时，一些树木被冻结在海冰中。 然后冰漂浮在海洋中，被洋流和风吹过，直到搁浅在斯瓦尔巴群岛的海岸上。 他们在那里坐了几百年，直到像霍尔和林德霍尔姆这样的研究人员出现。

研究人员之前曾将浮木用于气候变化研究，但这项新研究首次测试了北极浮木对于窥探过去的洋流和冰层覆盖的作用。 为了检查他们的工作，该研究直接将浮木推断的海冰覆盖率与海冰的观测记录进行了比较。

“这是关于洋流和海冰状况的绝佳资源，”林德霍尔姆说。 “我认为他们确实有理由将 [树] 出处变化与海冰条件的变化相匹配，这正是我们正在寻找的：在观察之前获得海冰信息。”

追踪树木

在 2016 年和 2018 年的夏季，霍尔和她的合作者在斯瓦尔巴群岛北部的几个海滩上搜寻浮木。 回到实验室，他们分析了树木年轮以确定它是哪种树，并将每个浮木切片的年轮模式与来自北方森林树木的测量年轮数据库进行比较。 然后，Hole 可以将树木追踪到各个国家、流域甚至河流，并了解浮木的来源如何随时间变化。

多亏了冰岛渔民、海豹猎人和过往船只的记录，霍尔将她的浮木数据与 1600 年至 1850 年的早期海冰观测数据结合起来。 最近的海冰数据来自飞机和卫星图像。 最后，她将浮木追踪数据与海冰状况和洋流进行了比较，以了解它们之间的相关性。

她的数据显示，由于气候变暖，最低纬度海冰缓慢而稳定地向北迁移，同时北美和欧亚大陆之间的浮木抵达量也出现波动。

“我们还看到，从 1700 年到 1850 年，浮木记录的可变性有所增加，我们将其解释为海冰的可变性增加，”霍尔说。 较冷的条件往往有更多的海冰，因此较早的浮木反映了更广泛的来源。 随着北极变暖和海冰融化，更少的浮木可以进行长途旅行。

这种独特的方法提供了其他技术无法提供的细致入微的洞察力，而这项研究仅仅是开始——直到北极完全失去海冰，也就是说。

“这是一个如此脆弱的系统，”霍尔说。 “如果海冰确实像预期的那样减少，那么这将是一个垂死的领域。”

参考：“北斯瓦尔巴群岛过去 500 年基于浮木的北极海冰记录揭示了北冰洋和北极周边海域的海冰动态”，作者：Georgia M. Hole、Thomas Rawson、Wesley R. Farnsworth、Anders Schomacker， Ólafur Ingólfsson 和 Marc Macias-Fauria，15 年 2021 月 XNUMX 日， 地球物理研究期刊：海洋.
DOI：10.1029/2021JC017563

作者：

• 乔治亚·M·霍尔 (通讯作者), 马克·马西亚斯-福里亚, 牛津大学地理与环境学院生物地球科学研究组，英国牛津
• 托马斯·罗森， 动物学系，数学生态学研究组，牛津大学，牛津，英国
• 韦斯利河法恩斯沃思， 冰岛大学北欧火山中心，冰岛雷克雅未克； 挪威朗伊尔城斯瓦尔巴大学中心 (UNIS) 北极地质系
• 安德斯·肖马克， 挪威北极大学地球科学系，挪威特罗姆瑟
• 奥拉维尔·英戈尔松， 挪威朗伊尔城斯瓦尔巴大学中心 (UNIS) 北极地质系； 冰岛大学地球科学学院，冰岛雷克雅未克