2007-11-14

NASA:北極海洋流會向後轉

NASA Sees Arctic Ocean Circulation Do an About-Face
http://www.physorg.com/news114189626.html

November 13, 2007

一個由 NASA 與大學科學家所組成的團隊,偵測到一種由大氣循環(以數十年時間尺度進行變化)所觸發的、持續逆轉的北極海洋流。該研究結果指出,最近幾年在北極所見到的氣候大規模改變,並非全都與全球暖化的長期趨勢有關。

該團隊,由西雅圖,華盛頓大學極地科學中心應用物理實驗室的 James Morison 所領導,利用來自地球觀測衛星與深海壓力測量儀的資料,從 2002 - 2006 監測北極海洋流。他們測量從海面到海底,一系列北極海水的圓柱重量(weight of columns)變化。這種重量會受到海洋表面高度、鹽度等因素所影響。較鹹的海洋會比較重,而且洋流也與鹽分較少的海洋不同。

相當準確的深海測量儀器,在 NOAA 的協助下開發;而該衛星是 NASA 的 Gravity Recovery and Climate Experiment (Grace,葛雷絲)。該團隊的科學家發現,在 2002 - 2006 期間北極海底部的水壓減少了 10 毫巴,相當於從該海洋移走 10 公分海水的重量,而尺寸的減少意味著北極海洋流從 1990 年代所展現的逆時針模式變成主宰 1990 年之前的順時針模式。

在 Geophysical Research Letters 當中報告,作者們將逆轉歸因於北極震盪(Arctic Oscillation)的減弱,北半球中一種主要的大氣循環模式。這種減弱減少靠近北極之海洋,上層海水的鹽度,減少了它的重量並改變它的循環。

"我們的研究確認許多在 1990 年代於上層北極海洋流(upper Arctic Ocean circulation)所見的改變,本質上是以十年為主(的週期),而非全球暖化所引發的趨勢," Morison 說。

"然而某些 1990 年代的氣候趨勢,諸如北極海冰規模的縮減仍在持續,這些結果暗示,對於北極「潮溼」的部份 -- 北極海 -- 循環至少逆轉到盛行於 1990 年之前的狀況," 他補充道。

北極震盪相當穩定,直到約 1970 年,不過接著以十年的時間尺度,或多或少進行變化,有由下往上的趨勢,直到 1990 年代末期,那時它又再一次穩定。在 1990 年代中其強烈逆時針方向階段期間,北極環境顯著改變,同時上層北極海洋流也經歷主要的變化,那持續到本世紀。許多科學家將這種變化視為持續進行的氣候轉變,逐漸升起全球暖化在北極上產生效應的憂慮。

Morison 表示由 Grace 與底部壓力測量儀所收集到的資訊,自從在今年早先發表之後,凸顯洋流改變的壽命能有多麼地短暫。較新的資料指出,底部壓力逐漸增強到其在 2002 年的水準。"2006-2007 年冬天,是另一個高度北極震盪的一年,而且夏季海冰的範圍達到新低," 他說。"要下定論還太早,不過北極海看起來像是要開始再度恢復成 1990 年代的逆時針循環模式。"

Morison 告誡,雖然最近在北極海洋流裡以十年為尺度的改變,或許未顯現出與全球暖化有直接關連,不過大部分的氣候模型預測,北極震盪在未來將會變成更強烈的逆時針方向。"1990 年代的事件,或許是北極將如何在較長期的時間內回應一個暖化中世界,一個很好的預覽," 他說。

Grace 監測地球重力場每個月之間的微小變化,那主要是由地球陸地、海洋、冰與大氣蓄積中,水的運動所致。

就其本身而論,那能推斷出在海水圓柱中的重量變化。對照之下,2005-2006 年安裝在海床上的壓力測量儀,直接測量海洋底層的水壓。測量儀資料間接(remotely)在本研究的第一年期間被復原。

"在北極壓力測量儀與 Grace 資料上的相近,證明 Grace 有潛力追蹤全世界的洋流," 該研究的共同作者,科羅拉多大學的 John Wahr 表示。

"衛星測高儀,例如 NASA 的 Jason,適合洋流的研究,不過無法用在地球的極地,因為有冰層覆蓋," 共同作者,NASA JPL 的 Ron Kwok 說。"我們的結果證實 Grace 能成為一種有力工具,用來追蹤北極海中質量的分布,及其洋流循環。"

※ 相關報導:

* Recent trends in Arctic Ocean mass distribution revealed by GRACE
http://www.agu.org/journals/scripts/highlight.php?pid=2006GL029016

Morison, J., J. Wahr, R. Kwok, and C. Peralta-Ferriz (2007),
Geophys. Res. Lett., 34, L07602,
doi:10.1029/2006GL029016.
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1 則留言:

fsj 提到...

船浮冰上歷險 印證北極貫穿流

尹德瀚/綜合報導 中國時報 2007.12.18

過去15個月去過北極的人可能見到這幕奇景:結冰的海面上赫然出現一艘縱帆船(schooner),高聳的桅帆似乎快頂到天際的北極光,整個船身就浮在冰層上面,彷彿是在冰雪上航行,讓目擊者誤以為是他們眼花,看到了海市蜃樓。

這些人沒有眼花,他們看到的正是15個月前從俄羅斯北邊出海的雙桅縱帆船「塔拉號」(the Tara),在北冰洋中航行幾千公里,途中經過有史以來船隻所曾到達的最北位置:北緯88.32度,離北極頂點只有160公里,接下來他們可望抵達北冰洋的另一端:格陵蘭與斯瓦爾巴群島間的福藍海峽。

111年前探險家 首創該理論

據英國《泰晤士報》17日報導,「塔拉號」此行目的除科學探險之外,也是要重演挪威探險家南森111年前橫渡北極海的歷史性航程。南森19世紀末在格陵蘭西南邊碰巧發現一艘船的殘骸,經過查證之後,他確定該船係於三年前在新西伯利亞的外海消失,並自創「北極貫穿流」(transpolar drift)理論,以解釋這艘船為何會在幾千公里外出現。

為證實其理論,南森特地打造一艘船殼特別厚的帆船,取名「福藍號」(the Fram),並於1893年從新西伯利亞出海,福藍號花了3年時間才到達北冰洋另一端,「塔拉號」原本預計花2年時間完成這段航程,但北極貫穿流的速度顯然加快,因此才1年3個月這段航程便快要結束。

「塔拉號」船長瑞德佛斯透過衛星電話表示,航行途中他們經常拿「塔拉號」與「福藍號」做比較,另外他們也親眼看到北冰洋冰層大幅縮減的情況。照目前的情況估計,北冰洋的冰層可能在15年後完全消失。

冰層縮減 預估15年後全消失

「塔拉號」的設計就是為了在冰海中航行,它的船殼是厚鋁片,弧度圓滑,一旦被困在冰陣中,可以浮在冰面上。這艘船的原主是紐西蘭的航海家布萊克爵士,2001年布萊克不幸在亞馬遜流域遭海盜殺害,「塔拉號」由法國企業家布喬亞買下。去年歐洲聯盟出資贊助這次探險任務,由紐西蘭籍的瑞德佛斯擔任船長,船員總共八人。

為證實南森的北極貫穿流理論,「塔拉號」從下水就故意浮在冰層上,以證明洋流可以一路把船帶到北冰洋另一端,不過出海沒幾天他們就碰上暴風雨,冰層在巨浪的撞擊下四分五裂,「塔拉號」一度要靠自己航行,船上的裝備一度散失在浮冰上,幸好都能尋回。

途中他們還碰到另一次驚險狀況,多片大塊冰山互相推擠撞擊形成了所謂的「氣壓脊」(pressure ridge),慢慢向「塔拉號」推進。瑞德佛斯說,那就像是「凝結的巨浪」,以大約一秒一公分的超慢速度朝我們壓過來,他們試圖用冰鑿和鏈鋸阻止,但根本無濟於事。幸好這些冰山在最後關頭自己停止前進,「塔拉號」逃過一劫。

航行尾聲 將遇浮冰裂解危險

「塔拉號」的航行已經接近尾聲,這也可能是整個航程中最危險的一個階段,因為載著這艘船的巨大浮冰已經開始裂解,在裂解過程中冰塊會互相撞擊,可能導致「塔拉號」翻船。瑞德佛斯說,必要時他們準備離船。