冰盖下的定时炸弹？南极海底新发现3291条峡谷17%成暖流入侵通道JN江南·(中国区)体育官方网站-JN SPORTS
2025-08-05 18:17
2025年7月，由西班牙巴塞罗那大学地球科学学院海洋地质学研究团队David Amblàs教授、爱尔兰科克大学Riccardo Arosio博士联合发表于《海洋地质》，首次半自动绘制出完整的南极海底峡谷分布图，共识别出332个海底峡谷网络及3291个峡谷段，数量是此前研究结果的五倍。这项研究不仅刷新了我们对南极地形结构的认识，也对全球气候模型的准确性提出了挑战。
海底峡谷是一种切割大陆边缘、向深海延伸的巨大地质结构，形态类似陆地峡谷，但由水流侵蚀、沉积物重力流等多种作用力形成。全球目前已识别出约1万条海底峡谷，但由于全球仅27%的海底被高分辨率测绘，真实数量远高于此。
事实上，海底峡谷的形态与科罗拉多大峡谷等陆地峡谷颇为相似，但形成机制更为复杂，涉及重力驱动的“浊流”（类似于水下泥石流）、冰川搬运沉积作用以及海底地貌变化等多重因素。这些峡谷可能宽达数十公里，深数千米，是海底生态系统的“高能地带”。例如，加州外海的蒙特雷海底峡谷（Monterey Canyon）就被认为是北美最大的海底峡谷之一，其深度可达3600米，与安第斯山脉一些山谷相当。这样的类比有助于我们理解南极峡谷系统的规模与影响力。
南极海底峡谷的探索难度尤为突出。一方面，极地环境恶劣、常年冰封，限制了海底地形测绘；另一方面，峡谷地形往往隐藏在数千米冰盖或海水之下，传统的地形雷达难以精准还原其三维结构。因此，南极的海底峡谷长期处于“被忽视”状态，江南JN体育其在海洋环流、生态系统甚至气候变化中的作用也被显著低估。
此次研究的突破，在于研究团队使用了IBCSO v2图集中每像素500米精度的高分辨率数据，结合自主开发的地理信息系统（GIS）脚本，实现了对峡谷结构的半自动识别与参数化分析，极大提升了识别精度与效率。
在这项研究中，研究者使用15种形态参数对识别出的海底峡谷进行了系统分类与对比分析，包括峡谷长度、宽度、坡度、交叉剖面形态等。其中最引人注目的是，部分峡谷深达4000米以上，规模远超先前认知。相比之前研究仅识别60余条主峡谷网络，这次的332条清单，标志着南极海底地貌研究进入“高分辨率、系统化”新阶段。
这些峡谷大多由浊流（turbidity currents）所塑造——一种高速携带悬浮沉积物下坡流动的过程。尤其在南极大陆架附近，陡峭的坡度与冰川搬运的大量沉积物，进一步加剧了峡谷的侵蚀作用，形成庞大而复杂的峡谷系统。浊流可类比为“海底泥石流”，当大量沉积物从大陆架边缘滑落时，它们像滚滚泥流般快速向深海推进，沿途挖掘海底，最终在深海形成扇形沉积。这些剧烈过程不仅塑造了峡谷地形，也携带着丰富的营养物质，是深海生态系统的关键能量来源。
阿德利企鹅（Adele penguins）。这张图片是1993年王敏幹在南极-2°摄氏度的海洋中游泳之后所摄。供图：王敏幹（John MK Wong）
此次研究首次在大范围上揭示了东南极与西南极峡谷形态的系统性差异。东南极的峡谷普遍更长、更复杂，拥有多头起源、分支众多、剖面呈U型等特征，这说明其形成经历了更长期、稳定的冰川活动，并受到侵蚀与沉积过程的双重塑造。
相比之下，西南极的峡谷则更加短促、陡峭，呈V型剖面，显示其形成过程更多依赖陡坡侵蚀，可能与冰盖较新的发展历史有关。这一地貌差异与此前冰芯与沉积物记录推测的冰盖发展时序相吻合，为南极冰盖形成历史提供了重要佐证。
(图文无关) 南极洲的“血瀑布”（Blood Falls）是一处位于泰勒冰川的奇特景观，其鲜艳的红色源于富含氧化铁的卤水从冰川裂缝中渗出。这些卤水来自冰川下被冰封的古老盐湖，由于高盐度而保持液态，当其与空气接触时，铁元素氧化形成氧化铁，从而呈现出醒目的红色。上图是南极洲泰勒冰川末端渗入邦尼湖的“血瀑布”奇观（2006年11月26日拍摄）。图源：美国国家科学基金会/Peter Rejcek
除了地质意义，海底峡谷对全球气候系统同样具有深远影响。研究指出，这些峡谷作为连接浅海与深海的“水体通道”，承担着多项关键功能：
推动海水交换：冷密的近岸海水（尤其是靠近冰架形成的）通过峡谷下沉，形成南极底层水（Antarctic Bottom Water），对全球洋流系统起到“底部驱动”作用。
暖水上溯与冰架融化：峡谷也为温暖的环极深层水（Circumpolar Deep Water）提供向岸路径。这种暖水抵达冰架底部后，能显著加快其融化与变薄，进而削弱冰架稳定性，加速内陆冰川流入海洋，推高全球海平面。
生物多样性与生态系统功能：峡谷中沉积物富集、水体流动性强，为南极深海生物提供了栖息与觅食的“生态避难所”，具有极高的生态系统价值。
然而，当前主流气候模型，如联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）使用的全球环流模型（GCMs），普遍无法在局地尺度上准确模拟峡谷所引发的物理过程，如水体混合、流体导引、深层通风等。这导致模型预测在极地区域出现误差，影响对未来气候变迁、冰盖稳定性的评估。例如在2021年前后的若干模拟研究中，南极冰架底部的融化速度被严重低估，部分原因就在于模型忽略了峡谷通道带来的暖水输送效应。这类“局地忽视”在未来几十年的海平面上升评估中可能造成系统性误差，进而影响沿海城市的基础设施规划和防灾预案。
（图文无关）南极海域是一片独特的生态系统。上图是南极大磷虾（Euphausia superba），又称大磷虾或南极磷虾，是生活在南冰洋的南极洲水域的一种小型甲壳类动物。它们以群居方式生活，数量庞大，是南极生态系统中最重要的物种之一。南极磷虾以微小的浮游植物为食，将初级生产的能量转化为高品质的蛋白质和脂肪，为包括鲸鱼、海豹、企鹅、鱼类在内的众多南极生物提供食物来源，是南极食物链的基础。。上图是远洋渔业国家观察员采集的南极磷虾样品，陈设于上海海洋大学内。摄影：Linda Wong ©海潮天下（Marine Biodiversity）
该研究主要作者强调，要真正提高对极地变迁与全球气候影响的理解，下一阶段必须做到三件事：
1.扩大高分辨率测绘范围：目前仍有超过70%的南极海底尚未以高分辨率方式测量，未来应加速推进IBCSO图集更新工作。
2.加强现场与遥感观测数据：结合深海探测器、海底观测系统与遥感技术，持续获取峡谷内的流体、温度、沉积过程等动态数据。
3.优化气候模型耦合机制：推动将局地尺度的峡谷地形与动力过程纳入全球气候模型，提高预测海洋变化与冰盖响应的准确度。
这一研究不仅为理解南极深海地貌打开了新视野，更为全球海平面上升、气候变化研究提供了“不可忽视”的关键因素。正如研究者所说：“峡谷虽深不可测，但其对未来世界的影响，正从深海浮出水面。”
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