你是否一直以为，极地海冰的形成全靠低温“冻结”？哥德堡大学最新研究，彻底颠覆我们长久以来的常识认知：原来，盐度才是海冰形成背后隐藏的推手。研究发现，极地表层海水因冰川融水而产生低盐化现象（盐度低至30psu以下）。这些低盐度的表层海水像盖子一样，稳稳地覆盖在海洋表面，将深层相对温暖的海水牢牢锁住。如此一来，低温便有了充足的时间和空间，能持续不断地“雕刻”海冰。这一机制如何调节气候？又将在全球变暖的背景下面临怎样的挑战？让我们带着这些充满好奇与疑惑的问题，跟随全新的科学视角，一同深入探索极地海冰背后隐藏的秘密。
盐度在极地海冰形成中的关键作用
长久以来，传统认知坚定地认为，极地冬季那刺骨的低温是海冰形成的主导因素。长久以来，传统认知坚定地认为，极地冬季那刺骨的低温是海冰形成的主导因素。根据哥德堡大学等机构在《科学进展（Science Advances）》发表的题为《水的独特热膨胀特性是地球上海冰形成的关键》的研究，盐度的作用在其中的作用甚至更为重要。他们的研究证实，极地海域表层低盐度水体（盐度<30psu，海水中平均盐度为34.7psu）通过抑制深层暖水上涌，为冬季海冰的持续形成提供了必要条件。
从流体力学的专业原理来看，按照常理，低温会使水体密度增大，导致低温高密度的水团下沉。而水团下沉必然
文字翻译 | 22级英文学院 阮均怡 22级中文学院 陈俊好 编辑 | 22级中文学院 陈俊好
会引发深层暖水的补偿性上升，这种对流过程就如同在平静的水面投入一颗石子，会打破水体的稳定状态，阻碍水体表层结冰。但此次研究却首次揭示了盐度分层对这一矛盾现象的解释：极区表层水体因冰川融化和大气降水形成了低盐的显著特征。这些低盐度的表层水与深层海水之间，形成了明显的盐度梯度（0.5-1.5psu）。这种密度差异抑制了水体垂直交换，使表层得以维持低温结冰环境。
海冰的形成是地球气候系统的重要组成部分
哥德堡大学物理海洋学教授法比安・罗凯特（Fabien Roquet）指出：“在极地地区，冰川融化和大气降水持续为海洋注入大量淡水。这一过程直接导致表层海水的盐度相对较低。而表层水与深层水之间存在的盐度差异，正是极地低温环境下海冰能够顺利形成的关键因素。倘若不存在这种盐度差异，海水将无法形成分层结构，而是会持续地进行混合。在这种持续混合的状态下，表层海水难以维持低温环境，最终会极大地阻碍海冰的形成。表层海水盐度较低。表层水与深层水的盐度差异是极地低温下海冰形成的重要因素。如果没有这种盐度差异，海水将无法分层，进而持续混合，最终阻碍海冰形成。”
盐度差异：构筑天然的“盖子”
低盐度的表层水精心构筑了一个“盖子”，有效地阻止了温暖的深层水向上涌动至海洋表面。要知道，在海洋这个复杂的水体系统中，温暖的水体通常具有更强的流动性。如果没有这个由低盐度表层水形成的“盖子”，仅仅依靠极地地区相对较低的气温，是远远不足以让这些不断流动的温暖水体冻结成冰的。因为温暖水体的持续运动和热量传递，会不断破坏表层可能形成的低温结冰环境，使得海冰难以稳定存在。
这个盐度“盖子”之所以具有如此强大的能力，根源在于海水独特的物理性质。在淡水中，低于4℃的水密度较低，因此会留在表层并冻结成冰，而不会与深层水发生混合。在海洋中，情况则截然不同，盐水的密度在冰点（约-2℃）时最低，其温度——密度关系在低温区呈现异常稳定性。这种独特的性质使得低盐度的表层水能够在极地低温条件下稳定地保持在海洋表面，形成一层有效的隔离层，阻止了深层温暖海水与表层冷水的混合，为海冰的形成创造了有利条件。
海冰：温室效应的“抑制器”
“你越靠近极地，就会发现盐度对于限制海水混合和平衡水温的作用就越重要。” 法比安・罗凯特表示。这一研究不仅揭示了水分子特殊性质对地球气候的关键影响，更证实海洋与大气的热量交换同时受温度和盐度的调控。若没有盐度的作用，大规模海冰的形成将无法实现。而海冰本身也是抑制温室效应的重要因素之一。海冰具有较高的反照率，能够将大量的太阳辐射反射回太空。这一特性有效地减少了地球表面吸收的太阳能量，从而降低了地球的温度，对温室效应起到了显著的抑制作用。
“随着全球变暖，我们观察到海冰的减少，这削弱了极地海洋维持低盐度‘盖子’的能力，而这层‘盖子’原本可以阻止碳进入大气。但同时，气温的升高导致的冰川加速融化与降水增加可能增强极地海域盐度梯度，反而有利于维持海冰形成。目前我们很难预测哪种效应占主导地位，只能拭目以待，”法比安・罗凯特总结道。
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