对过去120万年来北太平洋海洋环流的前所未有的分析发现，沿海地区的海冰形成是深海环流的关键驱动力，在区域和全球范围内影响气候。负责这项研究的加州大学圣克鲁斯分校的科学家说，沿海海冰的形成是在相对较小的尺度上进行的，但在全球气候模型中并没有很好地捕捉到。

关于新发现的一篇论文将发表在今后一期的《古洋学》杂志上，目前可在网上查阅。

“我们已经确定了一个重要的过程，目前的全球气候模型没有充分捕捉到。海岸海冰的形成可能对未来的气候变化很重要，因为北极和亚北极地区的变暖速度是世界其他地区的两倍，”第一作者卡拉·克努德森（KarlaKnudson）说，他是加州大学圣克鲁斯分校地球和行星科学专业的研究生。

冰冷的深水

当海冰形成时，它会将盐排出到周围的水中，增加水的密度并使其下沉，将含氧的地表水带入深度。一个结果是冷的深水向赤道流动，温暖的地表水向两极流动，这种“翻转循环”对全球移动热量起着至关重要的作用。

“它通过将热量从赤道传递到两极来调节气候，”合著者、加州大学圣克鲁斯分校海洋科学教授克里斯蒂娜·拉维洛说。

这一过程（也称为“热盐环流”）在北太平洋受到的关注比在北大西洋受到的关注要少，北大西洋深水的形成是全球海洋环流和气候的强大推动力。在北太平洋，由北太平洋中水形成驱动的倾覆环流并不像北大西洋那样强，但它在该区域的气候中起着重要作用。

2009年，拉维洛率领综合海洋钻探计划（IODP）考察白令海（与日本九州大学共同首席科学家高桥科佐），她的主要目标之一是考察北太平洋中水在气候变化中的作用。该考察队从白令海底钻探沉积物岩心，保存了涵盖过去120万年的区域气候和海洋环流记录，比该区域任何其他海洋学记录都要长得多。通过分析这些记录，克努德森和拉维洛发现，北太平洋倾覆环流的强度与全球气候变化有内在联系，但与科学家此前的想法不同。

气候周期

本研究中使用的沉积物岩心涵盖了一个时期，当时地球经历了许多气候周期，这是由地球轨道的变化驱动的，从大约2万年前的最后冰川最大期（即覆盖欧洲北部和北美洲的巨大冰盖）到气候更像今天的相对温暖的冰间期。

以前基于全球气候模型的研究表明，北太平洋和北大西洋的倾覆环流以相反的方式对全球气候的重大变化作出了反应。在冰川时期，海平面随着水被锁在冰盖中而下降，在极端情况下，连接白令海和北冰洋的白令海峡关闭并成为陆地桥梁。这就切断了相对新鲜的北太平洋水流入更咸的北大西洋，导致北大西洋盐度增加，那里的倾覆循环更强。

与此同时，人们的想法是，一个更新鲜的北太平洋将有更弱的流通。这种海洋“跷跷板”将导致一个海洋的冷却效应和另一个海洋的变暖效应。但这不是沉积物核心所揭示的。克努德森说：“我们发现，当白令海峡关闭时，两大洋的倾覆环流实际上都加强了。

她说，气候模型缺少的是白令海的海冰形成产生的强烈盐水。全球气候模型很好地模拟了公海大面积海冰形成的过程。但关键的沿海过程，实际上产生了更多的深水，发生在较小的规模，只有在高分辨率的区域气候模型，克努德森说。

鄂霍次克海

在像今天这样的温暖时期，白令海就不那么重要了，因为鄂霍次克海的冬季海冰形成产生了大部分北太平洋中水。但是，海冰的形成和沿海岸架的卤水生产的相同过程在任何地方都起着至关重要的作用。

拉维洛说：“这些小规模的过程对于理解气候变化的全部影响可能很重要。随着气候变暖，我们可以看到鄂霍次克海和北极的海冰形成减少。因此，气候模型具有足够的分辨率，能够预测沿海海冰变化的影响是很好的。”

Knudson和Ravelo的发现是基于对称为有孔虫的微小海洋生物的碳酸钙壳中碳和氧同位素的分析，这些碳和氧同位素保存在海底沉积物中。生物体所生活的海水的化学特征被锁定在其外壳的组成中，研究人员可以对其进行分析，以获得过去水温和其他海洋条件的证据。

这项研究由国家科学基金会和海洋领导人联合会向Knudson提供的Schlanger海洋钻探研究金资助。