一項美國國家航空航天局（NASA）支持的新研究發現，格陵蘭島冰川徑流從海洋深處攪起營養物質，促進了浮游植物的生長。近日，科學家在《通訊—地球與環境》發表論文，運用尖端計算技術模擬了峽灣中海洋生命與物理過程的湍流交匯。海洋學家迫切希望了解這些能吸收二氧化碳并支撐全球漁業的微型類植物生物的驅動機制。
在這幅利用新模型生成的數據可視化圖像中，洋流環繞北美洲和格陵蘭島形成渦旋。先進計算技術正助力海洋學家解析浮游植物生長的熱點區域。圖源：NASA
格陵蘭島厚達一英里的冰蓋正以每年約2930億噸的速度消融。在夏季消融高峰期，來自冰蓋最活躍的雅各布港冰川底部的淡水以每秒超過30萬加侖（1200立方米）的流量注入海洋。這些融水與海水交匯后，在海面以下數百英尺處形成湍流。
冰川融水羽流比周圍海水更淡、浮力更強?？茖W家假設：當羽流上升時，可能將鐵和硝酸鹽（肥料關鍵成分）等營養物質輸送至海面漂浮的浮游植物處。
研究人員追蹤這些微小生物是因為，盡管其尺寸遠小于針尖，它們卻是海洋食物網的重要組成部分。從熱帶到極地海域無處不在的浮游植物滋養磷蝦等食草生物，進而支撐包括魚類和鯨類在內的大型動物。
先前利用NASA衛星數據的研究發現，僅1998至2018年間，北極水域浮游植物增長率就飆升了57%。對于格陵蘭浮游植物而言，夏季從深海涌升的硝酸鹽尤為關鍵，因此時多數養分已被春季水華消耗殆盡。但該假說在沿海地區難以驗證：偏遠地形與城市規模的冰山使長期觀測變得異常復雜。
“我們面臨經典難題：試圖理解一個深埋冰下且遙不可及的系統。”圣何塞州立大學海洋學家Dustin Carroll表示，“我們需要借助精密的計算機模型?！?span style="display:none">QuT速刷資訊——每天刷點最新資訊，了解這個世界多一點SUSHUAPOS.COM
為重現格陵蘭最活躍冰川周邊水域的狀況，研究團隊運用了噴氣推進實驗室（JPL）與麻省理工學院聯合開發的海洋模型。該模型吸納了過去三十年間船載與星載儀器采集的幾乎所有可用海洋測量數據，總計涉及從水溫、鹽度到海底壓力的數十億數據點。
論文第一作者、圣何塞州立大學計算海洋學家Michael Wood指出，模擬格陵蘭島4.3萬公里海岸線上任意區域的“生物、化學與物理交匯過程”都是巨大數學挑戰。研究團隊通過構建“三重嵌套模型”實現對冰川峽灣細節的聚焦。
借助NASA艾姆斯研究中心的超級計算機，他們計算出冰川徑流抬升的深水營養物質足以使研究區域夏季浮游植物增長率提高15%至40%。
浮游植物增加會造福格陵蘭海洋生物與漁業嗎？Carroll表示，厘清對生態系統的影響需要時間。預計未來幾十年格陵蘭冰蓋消融將加速，影響范圍涵蓋海平面、陸地植被乃至沿海水域鹽度。
某些變化似乎對碳循環同時產生正負影響，團隊計算出冰川徑流改變峽灣海水溫度與化學特性，降低其溶解二氧化碳的能力。但這一損失被浮游植物大量繁殖所抵消，它們通過光合作用從空氣中吸收更多二氧化碳。
“我們開發這些工具并非針對單一應用。該方法適用于從墨西哥灣到阿拉斯加的所有海域，并可應用于多種不同場景?！?span style="display:none">QuT速刷資訊——每天刷點最新資訊，了解這個世界多一點SUSHUAPOS.COM
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s43247-025-02599-1
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