圖片：這片北極海冰是在2011年美國太空總署(NASA)的ICESCAPE任務所拍攝，照片中的機組人員沒有在收集數據；他們正在收集物資。一架C-130飛機在當天早些時候飛過，降落傘帶來新的硬件運用於破冰船上的固定儀器與其他機械。NASA科學作家凱思琳·漢森(Kathryn Hansen)當時每天在ICESCAPE 巡遊中撰寫部落格。NASA的ICESCAPE任務與“氣候對北極太平洋環境的生態系統與化學的影響 (Impacts of Climate on Ecosystems and Chemistry of the Arctic Pacific Environment)”期 間也進行拍攝了許多的冰融照片，這是一項船載研究，目地是研究北極變化的條件如何影響海洋的 化學和生態系統。大部分研究是2010年夏季與2011年在波弗特海(Beaufort Sea)與楚科奇海 (Chukchi Sea)進行。(圖片引自維基共享資源)
作者：嚴融怡
近幾年北極的冰融如同溜滑梯一樣的快速，格陵蘭島正接近氣候臨界點。未來氣候變暖的狀況與持的時間將決定其命運，以及連帶影響全球各低窪區域的命運。格陵蘭冰原相當於海平面上升約23英尺。這對於目前已經竭力適應海平面上升的沿海地區住民而言，科學家未來估算融化速度也變得非常重要。這是迫切的危機，而不再只是科學學理上的課題。
NASA的一項新研究顯示，由於海冰迅速融化，北極的主要洋流變得更快、更湍急。當前北極環境正 出現微妙的變化，現今這裡到處充滿了淡水。夏天的時候，北冰洋上的海冰看起來更像瑞士乳酪或明亮的沿海濕地。當冰融化時，液態水會聚集在表面的凹陷處並使之深化，形成融化的池塘。這些淡水池塘與鹹水在其下方是分隔開的，直到冰層進一步破裂將兩者加以混合。這些都是人為引起氣候變遷的結果。
圖片：在兩極區域越來越容易看到的冰藻。這些藻類雖然大部分長在冰層之下，但有時也會長在冰融過後的水塘當中或甚至地面。冰藻雖然是極地生態系重要的營養提供者，但是當冰藻持續增加時也會改變冰層的顏色和反射率，使得冰層更容易吸收熱量，並加快冰融(圖片引自維基共享資源)。
最近科學家運用了12年的衛星數據，測量了一種稱為博福特環流(Beaufort Gyre)的環形水流如何不穩定地平衡了前所未有的冷淡水流入量的變化，這種變化可能會改變大西洋中的海流並冷卻大西洋的氣候。
博福特環流(Beaufort Gyre)透過儲存海洋表面附近的淡水來維持極地環境的平衡。強風吹動海洋 環流以順時針方向繞行北冰洋西部、加拿大北部和阿拉斯加，在那裡自然地從冰川融化、河川徑流與降水當中收集淡水。這種淡水在北極地區很重要，部分原因是它漂浮在較暖的鹹水上方，並有助 於防護海冰的融化，進而有助於調節地球的氣候。然後，這股海洋環流在幾十年的期間內會將這些淡水緩慢釋放到大西洋當中，從而使大西洋中的水流將其少量帶走。
但是自1990年代以來，這股環流已經累積了大量的淡水-1,920立方英里(8,000立方公里)-幾乎是密 西根湖(Lake Michigan，北美洲五大湖之一，水體體積達到4,918立方公里)的兩倍。研究人員最近 在《自然通訊》(Nature Communications)上所發布的這項新研究中發現淡水濃度增加的原因是源 自夏季和秋季海冰的損失。北極夏季海冰覆蓋層長達數十年的下降，使博福特環流更容易受到風的 影響，從而使環流旋轉得更快，並同時將淡水捕獲在其流動當中。
持續的西風也將水流向一個方向拖拉了20多年，增加了順時針水流的速度和大小，並防止淡水離開北冰洋。這股長達數十年的西風在這個區域是不尋常的，以前，這個地區每五到七年會改變風向。
科學家一直在關注博福特環流，密切注意如果風向再次改變方向的話。如果風向改變，將會使得環流逆轉，逆時針拉動的環流將立即釋放積聚多年的淡水。
『如果博福特環流(Beaufort Gyre)將多餘的淡水釋放到大西洋中，可能會減緩附近洋流的循環。 』這項研究的主要作者─作為加州帕薩迪納市美國太空總署噴氣推進實驗室的極地科學家湯姆‧阿米蒂奇(Tom Armitage)表示，這將對整個半球的氣候產生影響，特別是在西歐。
從北冰洋釋放到北大西洋的淡水可以改變海洋表面水的密度。通常，北極的水將熱量和水分散失到 大氣中；並使海流沉入海洋的底部，在那裡，整股水流像輸送帶一樣將水從北大西洋帶到熱帶。
這個重要的洋流被稱為大西洋經向翻轉環流(Atlantic Meridional Overturning Circulation)， 透過將熱量從熱帶加熱的水帶到北半球(例如歐洲和北美)來幫助調節地球的氣候(這是全球溫鹽環流的一部分，也就是北大西洋暖流系統)。如果放慢速度，可能會對海洋生物和依賴海洋生物的群落造成負面影響。
圖片：全球溫鹽環流系統圖(圖片引自NASA)
『我們預計墨西哥灣流不會關閉，但我們確實預期墨西哥灣流會受到影響。這就是為什麼我們要如此密切地監視博福特環流(Beaufort Gyre)的原因。』論文的共同作者，位於馬里蘭州格林貝爾特的NASA戈達德太空飛行中心的極地科學家Alek Petty表示。
這項研究還發現，儘管由於風力增強博福特環流(Beaufort Gyre)的能量而致使其失衡，但是系統 透過形成小的圓形渦流來排出多餘的能量。儘管增加的湍流有助於使系統保持平衡，但它可能導致 海冰進一步融化，因為它將下面的冰冷的淡水層和相對溫暖的鹹水層混合在一起。反過來，融化的冰可能導致海洋中營養物質與有機物質的混合方式發生變化，從而嚴重影響北極的食物鏈和野生生物。結果顯示，隨著氣候變化，海冰帶逐漸消退，風與海洋之間會產生微妙的平衡。
佩蒂(Petty)說：『這項研究顯示，海冰的流失對我們剛剛發現的氣候系統具有非常重要的影響。 』
北極海冰消融所對於海洋和氣候的影響實際上也並不僅只於北大西洋。在最近《美國國家科學院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)的一份研究報告當中，科學家也找到了相關的模式能將北極海冰迅速減少下降以及近幾年中太平洋更頻繁的暖循環加以聯繫在一起。中太平洋區域的海洋加熱情形會破壞區域原有的氣候形態，同時也影響世界各地的乾旱、洪水與颶風模式。而這些變化也與美國中部的極端寒冷冰風暴以及亞洲的致命洪災有所關聯。
而海流的加速，也可能並不僅只於博福特環流(Beaufort Gyre)的系統以外，甚至可能是全球性的現象。近期還有另一份報告是發表在《科學進展》(Science Advances)的，該篇研究報告是針對全球洋流系統的調查研究，該篇研究指出近25年來，全球的洋流循環似乎正開始明顯加速，而部分原因也是指向全球變暖。阿爾弗雷德·韋格納研究所(Alfred Wegener Institute)的氣候學家Gerrit Lohmann認為該項研究仍不能排除地球系統的自然波動。在過去的幾十年當中，北美西部地區的長期降溫導致太平洋的風速加快-而且降溫可能反映了海洋狀態的自然振盪。也有其他科學家懷疑這些循環是否存在。然而無論哪種方式，該篇研究的作者都認為這類振盪可能頂多是風速加速的三分之一。如果現今全球的洋流真的是正在加速，則由於整體的循環會透過加速進入海洋深處，因此循環加速可以促進深處的熱量儲存，並有助於減緩陸地的升溫。但也可能會減緩海洋從大氣中吸收二氧化碳的速度。尤其高緯度變暖很可能會改變全球的天氣模式。而且由於是全球洋流系統的變化，則勢必會對整體海洋生態產生很大的變動。不過無論如何，許多海洋科學家仍認為需要審慎評估雨持續監測各地洋流的變化情形，一切的一切應該還沒有那麼快下定論。
主要翻譯引用資料：
Arctic ice melt is changing ocean currents (February 8, 2020) -Invest Records https://www.investrecords.com/2020/02/08/arctic-ice-melt-is-changing-ocean-currents/
其他參考資料：
1.Arctic sea ice decline -wikipedia
https://en.wikipedia.org/wiki/Arctic_sea_ice_decline
2.Dwindling Arctic Sea Ice May Affect Tropical Weather Patterns -inside climate news
3.Global warming is speeding up Earth’s massive ocean currents -Science
https://www.sciencemag.org/news/2020/02/global-warming-speeding-earth-s-massive-ocean-currents
4.Ice algae -wikipedia
https://en.wikipedia.org/wiki/Ice_algae
5.Thermohaline circulation -wikipedia
https://en.wikipedia.org/wiki/Thermohaline_circulation
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