变化中的北极（60）海冰冰架消失----北冰洋死亡的第一步

张武昌2023年1月15日星期日

序曲    北冰洋正在走向死亡

参加2019年9月到2020年10月的极星号北极漂流的科学家，惊讶于海冰的减少程度，发出北冰洋正在死亡（垂死）的感叹Arctic is dying。

北冰洋现有的事物（或特性）正在变化，目前的变化只是量变，可以认为是北冰洋正在变得衰弱。

当发生质变时，我们就可以说原来的北冰洋没有了，北冰洋虽然还是在这个地理位置的一汪海水，但是它的性质已经变了，原来的北冰洋就死亡了。

那么，北冰洋现有的不同于其他海洋的标志性的事物（或特性）有哪些呢，我认为有四点：海冰、海水的分层结构、浮游生物组成，海冰冰架（排名不分先后）。在他们当中，第一个消失（发生质变）的将是海冰冰架。

海冰冰架，相信大多数人都没有听说过，这是北冰洋的特有事物，且听我慢慢道来。

第一节 南极的冰川冰架

在南极，陆地来的冰川伸入海洋后与陆地冰川保持连接，但是由于海底逐渐变深，冰川底部受海水高温侵蚀融化，脱离海底，形成冰架ice shelf。

南极冰架高度很大，水面以上的部分足有几十米高。因为非常壮观，冰架前缘是南极旅游的重要打卡地点。

第二节 北冰洋的海冰冰架

在北极也有冰架，但是除了个别的情况外，北极的冰架是由于连年的海冰冻结和降雪累积而成。北冰洋的海冰受洋流和风的影响，一直处于运动之中，南森的冰上漂流就是一个例子，所以海冰的年龄最大4-5年，厚度最大4-5米。

北冰洋海冰的年龄

但是在加拿大北方的Ellesmere岛的北部，正对北冰洋的环状洋流，海冰会在此集聚，因此被称为北冰洋的最后冰区。在岛的北面，海冰终年固定在陆地上，脱离了四处漂流的命运，逐渐变厚成为冰架ice shelf，学术上叫做海冰冰架（区别于南极冰架来自陆地冰川，北极的格陵岛上也有少许不成规模的冰川冰架在几个峡湾中）。这些冰架大约在5500年前开始出现，但是目前的厚度只有30-40米左右，比南极的冰架厚度小很多。

冰架的表面很有特色，呈现波浪状，波长大约235米，高度3.5米。

这些冰脊（冰谷）主要为东西向延伸。原因可能是此处的盛行风向为东向西。与下图所示的荒漠风蚀地形是一个道理。

夏季融水汇集在冰谷中，形成长长的（最大20 千米）的融池，蔚为壮观。

当冰架断裂后，就会形成冰岛Ice Island（不是国家冰岛，也不叫冰山）。下图中的冰岛就是从Ward Hunt 冰架断裂下来的，它表面的波纹清晰可见。这些冰岛是1930年代以来科学家建立冰站的主要选择。

第三节 海冰冰架正在消失

在20世纪初还是连片的冰架（下图中的黑色虚线与岛屿之间），面积达0.9万平方千米（北冰洋面积1400万平方千米），随着全球变暖，这些冰架正在快速崩塌，面积减少90%。区域上也逐渐碎裂。自2001年起，只残存6片：Markham，Ward Hunt, Ex-Ayles, Milne, Petersen, Serson，即下图中的黑色区域。2008年只剩4个冰架（Ward Hunt，Milne，Petersen，Serson）。

这些冰架封堵了位于其南端的峡湾，于是一个神奇的现象发生了，峡湾位于南方，且陆地环绕，所以接收了陆地来水（高温），导致峡湾表层海冰（盐度极低）融化，但是这些来水并不能通过峡湾的表层（因为被冰架封堵）流入北冰洋，唯一的去路就是随着水位的增加，压力差导致峡湾中的水沿冰架的下表面流入北冰洋，久而久之，峡湾中呈现了表层是淡水，下层是海水的奇特现象，称为海上之湖epishelf lake（南极也有海上之湖）。

A,海上之湖沿水流方向纵切面（淡水从冰架下方流入北冰洋）; B,从空中向下看海上之湖

从卫星图片上看，北方的白色冰架封堵了峡湾中的蓝色海水（和没有雪层的薄冰）。就是这么神奇。

但是随着冰架的崩塌，许多峡湾的海上之湖现象成为季节性的存在，盛夏时峡湾就会有表层缺口流入北冰洋

2003年，当时最大的冰架Ward Hunt发生了崩塌，其封堵的海上之湖消失。目前只有Milne冰架将其峡湾常年封堵，所以这儿有北冰洋上唯一一个常年存在的海上之湖。

2020年，Milne海上之湖的冰架发生了一次大的崩塌，40%的冰架面积丢失。随着全球变暖，Milne海上之湖的消失只是时间早晚的问题，甚至有可能很快（10年之内）就会发生。因此对Milne海上之湖的研究非常紧迫。

研究表明，海上之湖这种特殊的生境确实有一些特殊的生态现象。2022年，科学杂志《应用和环境微生物学》的一篇论文报导Milne Fiord Epishelf Lake湖中发现了巨型病毒，比典型病毒大几倍，感染湖水中的藻类。

这不是第一次在北极发现巨型病毒。2014年，在俄罗斯的北极地区发现了一种直径1.5微米的病毒。一般的病毒直径为20到250纳米，大部分为100纳米左右，1.5微米（1500纳米），是普通病毒的15倍大，因此称为巨型病毒。科学家们将其命名为“西伯利亚阔口罐病毒”。这种巨型病毒来自3万年前，那时，现在人类的远亲尼安德特人还没灭绝。幸运的是，这个病毒一般不感染人类，而是专门感染变形虫（又称阿米巴虫）。

结语 海冰冰架的消失是北冰洋死亡过程的第一步

海冰冰架的消失是北冰洋死亡的第一个征兆（进入死亡过程）。预计随后发生的顺序是水体分层结构改变、海冰完全消失（分夏季消失和进一步全年消失）、浮游生物组成变为北大西洋和北太平洋种类占主导（夏季到全年的量变）。等到四个事物（或特性）的质变都完成，现在的北冰洋就算彻底死亡了。

这个过程需要多少年，不好说。