海底永久冻土的分布和状态在很大程度上仍然是未知的。目前的地图主要依赖于模型结果,表明海底永久冻土主要局限于波弗特海、西伯利亚海和拉普捷夫海。然而,本研究表明,在拉布拉多沿海(北纬56度)也存在不连续的海底永久冻土,这主要是由于拉布拉多沿岸流的影响。
高分辨率的海底地形数据显示,在努纳齐亚福特地区的奈因海岸海底发现了海底热喀斯特环境。2022年7月,在水深27米处采集到了富含冰的沉积物样本。孔隙水分析表明,由于淡水化的海底地下水渗出并在高于海水冻结温度(-1.8°C)的条件下冻结(0°C),沉积物中的地下冰得以保存。这种海底永久冻土地貌的形成和保存是由于拉布拉多沿岸流带来的冷水进入沿海地区,并且全年大部分时间保持在0°C以下。
因此,拉布拉多沿海地区发现的海底永久冻土地貌以及北半球冷底水的分布情况表明,其他亚北极区域也可能存在类似的海底永久冻土,特别是在有淡水化海底地下水渗出抬高冻结温度的地方。这一发现突显了全球沿海海洋中海底永久冻土可能被低估的问题。
这项研究的主要意义在于:
扩大海底永久冻土的已知分布:传统上认为海底永久冻土仅限于北极地区的几个特定海域,但本研究揭示了拉布拉多沿海也存在海底永久冻土。这表明海底永久冻土的分布可能比之前估计的更为广泛。
新的地质特征识别:高分辨率的海底地形数据揭示了海底热喀斯特环境的存在,这是一种由永久冻土融化引起的地貌特征。这些特征为理解海底永久冻土的分布和状态提供了重要线索。
地下水对永久冻土的影响:研究指出,淡水化的海底地下水渗出是导致沉积物中地下冰得以保存的关键因素。这种地下水的作用提高了冻结温度,使得在相对较暖的环境中也能保存地下冰。
气候和海洋条件的重要性:拉布拉多沿岸流带来的冷水是维持该地区海底永久冻土的重要因素。这一发现强调了气候和海洋条件对海底永久冻土形成和保存的决定性作用。
潜在的全球影响:由于海底永久冻土中含有大量的有机碳,其融化可能导致大量温室气体释放到大气中,加剧全球气候变化。因此,了解海底永久冻土的分布对于评估未来气候变化的影响至关重要。
科学研究方法的创新:本研究结合了高分辨率海底地形数据、沉积物采样和孔隙水分析等多种方法,展示了跨学科研究在解决复杂地质问题中的优势。
参考文献:Normandeau, A., Eamer, J.B.R., Way, R.G. et al. Evidence for subsea permafrost in subarctic Canada linked to submarine groundwater discharge. Nat. Geosci. 17, 1022–1030 (2024)