许多研究表明,整个北极地区的冻土层融化会造成北极土地的不稳定,并对重要的基础设施和土著社区产生负面影响。日前,美国蒙特雷湾水族馆研究所(Monterey Bay Aquarium Research Institute,MBARI)的一项研究首次记录了北冰洋边缘的水下永久冻土层融化是如何影响海底的,以及近海海底形态发生的显著变化。相关研究成果已发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。
使用舰载声纳和自主水下航行器对海底进行重复测绘是这项研究工作的关键。对加拿大波弗特海的高分辨率水深测量显示,2010年至2019年,海底形态发生了快速变化,出现了多个大型洼地。
研究人员记录了这些形状不规则的陡峭洼地的形成过程。最大的椭圆形洼地深28米,长225米,宽95米。研究小组将这些变化归因于自上一个冰河时代结束以来,冻结在北极大陆架下的永久冻土沉积物逐渐变暖,导致间断性性海底崩塌。人类活动带来的气候变化导致年平均温度上升是北极陆地永久冻土层融化的原因之一。研究小组记录的变化源自更古老、更缓慢的气候变化,这些变化与上一个冰河时代中人类的出现有关。数千年来,类似的变化似乎一直在发生。
永久冻土层融化产生的微咸的地下水沿着残存的永久冻土层的底部边缘向上渗透,加速了上覆沉积物中永久冻土层的融化。充满水的洞穴取代了曾经残留在永久冻土层内的冰。这些洞穴发生周期性地坍塌,形成大型天坑。研究小组还记录了其他由永冻层融化的水形成的独特的海底地形。
研究小组预计,类似的过程也可能发生在其他海底的永久冻土层系统中。由于这是首次在北极进行多波束测深研究,因此这种变化在北极大陆架上的广泛程度尚不清楚。然而,永久冻土层融化可能是塑造整个北极海底地形的重要过程。(刘雪雁 编译)