一項開創性的研究表明，北極主要洋流——跨極地漂流比人們曾經認為的要活躍得多。隨著海冰融化和海洋模式轉變，西伯利亞河流的污染物擴散得更遠、更快，對脆弱的極地生態系統構成越來越大的威脅。

這張照片展示了極夜期間，德國科考破冰船“極星號”（Polarstern）停泊在一塊浮冰上的情況。圖片來源：斯特芬·格勞普納（Steffen Graupner）/阿爾弗雷德·韋格納研究所

氣候變化導致污染物流動

一項新研究以前所未有的細節揭示了西伯利亞河流中的物質（例如淡水、沉積物和污染物）如何穿越北冰洋。這些路徑變化很大，并受到氣候條件的強烈影響。隨著氣候持續變暖，這些發現引發了人們對污染日益蔓延及其對脆弱的極地生態系統的潛在影響的新擔憂。

這項由布里斯托大學研究人員領導的國際研究于今日（4月14日）發表在《自然通訊》雜志上，提供了迄今為止對跨極地漂流（Transpolar Drift）最詳細的觀察。跨極地漂流是北極主要的表層洋流，在輸送河流來源物質方面發揮著關鍵作用。該研究還確定了這股洋流的主要驅動因素，包括氣溫升高，這可能會加速人為污染物的遷移。

西伯利亞河流至北冰洋

跨極地漂移將海冰、淡水和懸浮物質從西伯利亞大陸架穿過北冰洋中部，流向通往北歐海域的門戶——弗拉姆海峽。

這股跨北極水流影響著西伯利亞河流系統向北極中部和北大西洋輸送的天然物質，例如營養物、氣體、有機化合物，以及包括微塑料和重金屬在內的人造污染物。這些物質影響著北極的生物地球化學和生態系統，而淡水本身則改變了海洋環流。

這張照片展示了科學家利用海冰上的一個洞，通過一個旋轉式水樣采集器從不同深度采集海水。圖片來源：Josefa Verdugo

路線轉變與風險上升

由于北冰洋環境變化劇烈，河流來源的物質并非遵循穩定的路徑，而是采取多樣化、隨季節變化的路徑，這些路徑受到大陸架條件和洋流變化的影響，以及海冰的形成、漂移和融化。這導致自然物質和污染物迅速而廣泛的重新分布。

論文主要作者、英國布里斯托大學和美國馬薩諸塞州伍茲霍爾海洋研究所的瑪麗·居里化學海洋學博士后研究員喬治·勞克特博士表示：“我們發現西伯利亞河水成分在極地漂流帶沿線發生了顯著變化，證明了這種高度動態的相互作用。河流流量的季節性變化和西伯利亞陸架的動態環流驅動著海洋表面的變化，而海冰與海洋之間的相互作用則進一步加劇了河流物質的重新分布。”

另一個關鍵發現是，沿極地漂移形成的海冰發揮著日益重要的作用——它不僅是一種被動的運輸媒介，更是塑造擴散模式的主動因素。與大多數沿海海冰不同，這些海冰在生長過程中會捕獲來自多個河流源頭的物質，從而形成復雜的混合物，并被遠距離運輸。

利用同位素科學追蹤水

為了解讀這些復雜的路徑，國際研究團隊利用氧和釹同位素分析了海水、海冰和雪樣本，并測量了稀土元素，從而生成了地球化學示蹤數據。這種地球化學指紋識別技術使研究人員能夠追蹤河流源物質的來源，并追蹤其在一年的時間里沿著穿越北極中部的路徑如何演變。

該研究利用了 MOSAiC 的樣本，這是有史以來規模最大的北極探險，也是最雄心勃勃的極地研究工作之一，涉及七艘破冰船和 600 多名全球科學家。

論文合著者、德國基爾大學研究員多蘿西婭·鮑赫博士表示：“這些發現代表了前所未有的全年觀測數據。此前，我們只有夏季的數據，因為冬季冰層破冰速度太慢，難度也太大。這些持續的、跨學科的北極證據提供了重要而全面的見解，有助于我們更好地理解高度復雜的海洋系統及其未來可能產生的影響。”

冰川消融，洋流紊亂

由于氣溫升高，夏季海冰持續消退，環流和漂移模式也在發生變化。

合著者、德國不來梅港阿爾弗雷德·韋格納研究所研究科學家、應用科學大學名譽教授本杰明·拉貝教授表示：“這些變化可能會顯著改變淡水和河流衍生物質在北極的傳播方式，對生態系統、生物地球化學循環和海洋動態產生深遠影響。”

這項研究也挑戰了長期以來人們認為極地漂移是一條穩定的河水輸送帶的認知。該現象最早在19世紀90年代挪威探險家弗里喬夫·南森（Fridtjof Nansen）歷史性的弗拉姆號探險中被發現，而130多年后的這些最新發現表明，極地漂移在空間和時間上都具有很大的變化性。

北極運輸的脆弱未來

勞克特博士補充道：“雖然這項研究并非關注單一化合物，但它闡明了潛在的傳輸機制——這對于預測北極物質傳輸在氣候變暖背景下將如何演變至關重要。如果連這條標志性洋流都如此活躍，那么整個北冰洋可能比我們想象的更加多變和脆弱。”

編譯自/ScitechDaily