Science子刊：首次揭示极地海洋季节性冻融的“脉搏”！

近日，发表在Science Advances上的一篇论文显示，科学家首次捕捉到冻融循环下的海底膨胀与收缩。

在极地的海底测绘研究中，科学家们已识别出与海底永久冻土密切相关的一系列特殊地貌。近年来，尽管多项研究指出这些海底冻土正经历快速退化，但对于海底环境在季节尺度上的动态变化，人们仍知之甚少。这项基于2021年至2024年间时序多波束测深数据及底层水温观测的最新研究，揭示了一个此前未被充分认识的现象：在沿海浅海区域，海底表层沉积物中会季节性形成并消融一类小型冰丘结构。

这些冰丘宽度约为5米，高度介于20至50厘米之间，其形成机制与表层沉积物中冰晶的发育密切相关。观测数据显示，在2021年10月，这些冰丘在水深不超过25米的区域出现了退化迹象；然而到了2023年7月，它们却广泛分布于相同深度范围。进一步追踪其变化过程发现，这些冰丘在2023年7月至11月之间逐渐融化消失，随后在接下来的冬季重新形成，并持续存在至2024年8月，展现出清晰的周年循环模式。

研究人员结合锚定式底层水温传感器数据以及沉积物岩芯分析结果，揭示了驱动这一现象的环境机制。冰丘的形成与消退主要受到底层水温季节性变化的调控，而其形成的关键条件则与表层沉积物中存在的淡水孔隙水密切相关。当冬季水温下降至冰点以下，这些孔隙水发生冻结，体积膨胀，从而推起沉积物形成冰丘；随着春夏水温回升，冰晶融化，冰丘随之塌陷，海底恢复原状。

该研究首次系统记录并阐释了由淡水孔隙水冻融循环所引起的海底季节性扩张与收缩现象。这一过程不仅反映了极地沿海海底环境对气候季节变化的敏感响应，也可能对海底生态系统、碳循环及底栖生物栖息地产生重要影响，为理解全球变暖背景下极地海洋系统的脆弱性提供了新的视角。

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