北极海洋的深陷在全球变暖制度下为其即将来的未来提供了线索

北极海冰USCG HEALY

全球气候变化正在加热北极,融化其冰冷的帽子,并提高了一些关于这种新近无障碍海洋的生态和气候学的问题。有些人建议开放的北极海洋将体验浮游生物人口繁荣和蓬勃发展的生态系统,但普林斯顿科学家的团队表示不太可能。信用卡:照片由康涅狄格大学朱莉格兰杰

氮同位素显示,北极水域的分层将阻止表层浮游生物获得足够的营养物质来大量生长。

随着北极、北冰洋和周围的北极陆地迅速变暖,科学家们正在竞相了解变暖对北极生态系统的影响。随着海冰的减少,更多的光线照射到北冰洋表面。一些人预测,这将导致更多的浮游生物,反过来将养活鱼类和其他动物。

一支科学家队领导的科学家队表示不是那么快普林斯顿大学和Max Planck化学研究所。yabovip2021

他们指向氮,一种重要的营养素。研究人员使用了化石浮球,研究了西部和中央开放的北冰洋的氮源的历史和供应率。他们的工作,详细介绍了目前的期刊 Nature Geoscience is a monthly peer-reviewed scientific journal published by the Nature Publishing Group that covers all aspects of the Earth sciences, including theoretical research, modeling, and fieldwork. Other related work is also published in fields that include atmospheric sciences, geology, geophysics, climatology, oceanography, paleontology, and space science. It was established in January 2008.

">自然地球科学他认为,在全球变暖的情况下,这些开放的北极水域将面临更强的氮限制,可能会阻止生产力的提高。

2020年北极海冰夏季极小期

随着北极变暖,其浮冰帽正在急剧缩小。蓝白色的冰帽显示的是2020年夏季最小范围的海冰覆盖,黄线显示的是1981年至2010年期间典型的北极海冰最小范围。插图:普林斯顿大学的杰西·法默(Jesse Farmer);修改自丽贝卡·林赛和米琼·斯科特的《气候变化:北极海冰》,NOAA气候网站

“Looking at the Arctic Ocean from space, it’s difficult to see water at all, as much of the Arctic Ocean is covered by a layer of sea ice,” said lead author Jesse Farmer, a postdoctoral research associate in the Department of Geosciences at Princeton University who is also a visiting postdoctoral fellow at the Max Planck Institute for Chemistry in Mainz, Germany. This sea ice naturally expands during winters and contracts during summers. In recent decades, however, global warming has caused a rapid decline in summer sea ice coverage, with summer ice cover now大约是1979年的一半

Ona Underwood分析北极有孔虫

然后 - 2021年班上的初级Ona嵌入式北极海洋沉积物核心。信用:照片由普林斯顿大学Jesse Farmer

随着海冰融化,形成北极食品网底部的光合浮游生物应受益于更大的光可用性。“但是,康涅狄格大学海洋科学副教授Julie Granger的贡献作者Julie Granger表示。“这些浮游生物还需要营养成长,营养物质在北冰洋中才丰富,只是超越了浮游生物的范围。”浮游生物是否可以获得这些营养素,取决于上海的严格是如何“分层”或分成层。海洋的上部200米(660英尺)由不同密度的不同的水层组成,由其温度和咸味决定。

“当上海强烈分层时,用非常轻的水漂浮在密集的深水上,营养物质的供应速度为缓慢,”农民说。

普林斯顿大学的科学家们领导的一项新研究揭示了自上一个冰河时代以来北极的氮供应是如何变化的,这揭示了北冰洋分层的历史。利用北冰洋西部和中部的沉积物岩芯,研究人员测量了有孔虫石灰岩化石中有机氮的同位素组成(有孔虫是一种浮游生物,在地表水中生长,然后死亡并沉入海底)。他们的测量结果揭示了来自大西洋和太平洋的氮的比例是如何随时间变化的,同时也追踪了浮游生物的氮限制程度的变化。2021级的Ona Underwood是研究小组的关键成员,她为自己的初级项目分析了北冰洋西部的沉积物岩芯。

大洋交汇之处:太平洋海水漂浮在更咸、密度更大的大西洋海水之上

北冰洋是两个大洋海洋的会议地点:太平洋和大西洋。在北极西部,太平洋水域向北流过浅滩海峡,将阿拉斯加与西伯利亚分开。抵达北冰洋,相对清新的太平洋水流过大西洋的咸水。结果,西北极的上水柱由太平洋源氮主导,强烈分层。

北冰洋海冰

随着北冰洋温暖和海冰萎缩,新露天的海面会看到普拉克斯顿人口繁荣和开放的北冰洋的新兴生态系统吗?说,康涅狄格大学普林斯顿团队和最大普朗克化学科学家研究所不太可能检查氮气的历史和供应率,是一个关键的营养素。yabovip2021开放北极水域的分层,特别是在太平洋通过白裂海峡喂养的地区,将防止表面浮游生物接受足够的氮气大量增长。信用卡:照片由康涅狄格大学朱莉格兰杰

然而,情况并非总是如此。“在最后一次冰河时代,当冰盖的增长降低了全球海平面时,普林斯顿朱尼尔斯·斯滕伯里教授的地质和地球物理学教授和农民的研究导师之一,丹尼尔西格曼说,白天海峡的增长不存在。那时,白垩海峡被白平陆桥取代,亚洲与北美之间的土地联系允许人类迁移到美洲.没有白刺海峡,北极只会有大西洋水,氮数据确认这一点。

当冰河年龄止了11500年前,随着冰床融化和海平面上升,数据显示在开放的西部北极盆地中太平洋氮的突然出现,戏剧性的震动中断的戏剧性。

“我们预计在数据中看到这个信号,但不是那么清晰!”Sigman说。

这只是一个惊喜的第一个。分析数据,农民还意识到,在开启白刺海峡之前,北极并未强烈分层,因为它是今天的。只有打开白斑的北极地区的破裂海峡,由于表面水域中浮游生物的氮气限制的发作反映了。

来自北冰洋的僵化的围裙

这些僵化的foraminifera - 在地表水域长大的浮游生物,然后在海底上死亡并沉没 - 已经放大了30次。研究人员测量捕获在这些化石壁中的痕量有机物质的氮同位素比,以研究北极海洋随着时间的变化。信用:照片由普林斯顿大学Jesse Farmer

从白令海峡向东航行,来自太平洋的水被稀释了,所以现在的北极中部和东部主要是大西洋水和相对较弱的分层。在这里,研究人员发现氮限制和密度分层随气候而变化。就像在北极西部一样,在上一个冰河时代,当气候变冷时,分层很弱。在冰河时代之后,北极中部的分层现象加剧,在大约1万至6千年前达到高峰,这一时期的北极夏季温度自然较暖,被称为“北极分层”。全新世热最大值。“从那时起,中央北极分层已经削弱,允许足够的深层氮以达到表面水以超过浮游生物的要求。

全球变暖正迅速使北极恢复到全新世热极盛时期的气候。随着气候变暖的持续,一些科学家预测,冰盖的减少会增加到达海洋的阳光量,从而提高北极浮游生物的生产力。法默和他的同事获得的新的历史信息表明,这种变化不太可能发生在北极西部和中部的开放盆地水域。由于太平洋水通过白令海峡的持续流入,北极西部将保持强烈的分层,而气候变暖将加强北极中部的分层。研究人员得出结论,在这两个开放的海洋区域,缓慢的氮供应可能会限制浮游生物的产量。

法默说:“开放的北极盆地生产力的提高可能被视为一种好处,例如,可以增加渔业。”“但根据我们的数据,北极开放地区的生产率似乎不太可能提高。未来北极生产力提高的最大希望可能是在北极沿海水域。”

参考:“自上次冰河时代的海平面和淡水投入设定的”北极海洋分层“由Jesse R. Farmer,Daniel M. Sigman,Julie Granger,Ona M. Underwath,FrançoisFripiat,Thomas M.Cronin,AlfredoMartínez-garcía和杰拉尔德H. Haug,2021年8月16日,自然地球科学。
DOI:10.1038 / s41561-021-00789-y