你可能很难想象，远在西伯利亚的河流，会与遥远的北冰洋中央、甚至大西洋的生态系统息息相关。但事实确实如此。“海洋与湿地”（OceanWetlands）小编注意到，最近一项由英国布里斯托大学牵头的最新国际研究，正带我们揭开这条“水中快递”线路的神秘面纱。这项研究发现，原本被认为相对稳定的北极洋流系统，其实正在悄然发生着前所未有的变化。这些变化不仅可能会重塑北极海洋的面貌，还可能进一步影响到整个地球的气候与生态。

▲上图：2019年10月，这艘德国研究船在靠近北极点的一块大海冰上“扎根”，开启了被称为“北极漂流观测”（MOSAiC）的科学考察。这艘船随着海冰缓慢漂移，科学家们就在这块漂浮的冰面上采样、观测、记录。考察持续近一年，直至2020年9月结束。在这段期间，他们收集了大量关于海水、海冰以及河水来源的化学数据，终于拼出了北极水体运输的动态图景。上图是在极夜时期，德国科考破冰船“极地星号”(Polarstern) 停泊在一块浮冰旁的情景。摄影：Steffen Graupner / Alfred Wegener Institute

我们从一个自然现象说起。在北极，有一个名叫“横贯极地漂流”的洋流系统，它就像是一条看不见的河流，从俄罗斯北部的西伯利亚大陆架出发，将海冰、淡水和泥沙等物质输送到北冰洋的中央，最终流入连接大西洋的弗拉姆海峡。这条洋流的存在早在19世纪就被挪威探险家南森在“弗拉姆号”探险中证实，过去一百多年，它一直被科学家视为北极物质传输的重要通道。我们可以将其简单理解为一条北极的“物流专线”。

沿着这条路线，来自西伯利亚河流的大量淡水以及天然与人为物质被运送出去。这些物质包括营养盐、有机化合物、气体，也包括人类工业活动产生的污染物，比如微塑料和重金属等。它们在流经北冰洋的过程中，不仅会影响当地的生态系统，还会参与到海洋的物质循环和气候系统中。比如，淡水的大量流入可能会改变盐度分布，从而对海洋环流结构产生影响，进而间接影响全球气候模式。

▲上图：关于跨极地漂流（TPD）中物质再分配主要驱动因素的两种不同观点：一种观点强调海冰-海洋的连通性，另一种观点则侧重于海洋表面的变异性。图元：Laukert, G., Bauch, D., Rabe, B. et al.(2025)

但是，2025年4月14日这项发表在《自然·通讯》上的最新研究却发现，这条“物流专线”并不像人们之前想象的那样稳定、单一。

科研人员通过一年时间对北冰洋中央的海水、海冰和雪样本的系统采集与分析，他们发现，西伯利亚河流的水和物质，并不是沿着一条固定的路线运输，而是会受到季节、气温、海冰活动和洋流变化等多种因素的共同影响。换句话说，这些“包裹”在前往目的地的路上，会经历非常复杂且不断变化的旅程，有时还可能绕路，甚至滞留。

研究团队借助了一种叫做“地球化学指纹”的方法，通过分析水体中的氧同位素、钕同位素以及稀土元素，追踪这些物质的“出生地”和“旅程路线”。就像查快递单号一样，科学家可以知道这些物质最初来自哪条河流，在海洋中经过了哪些区域，又最终到了哪里。

其中一个关键发现是，海冰在这个过程中扮演的角色远比过去想象的要复杂得多。传统上我们认为海冰只是一个被动的运输工具，它在西伯利亚近岸形成，随后随洋流漂流，把其中的物质带向远方。但这项研究指出，沿着横贯极地漂流形成的海冰，不再只是“运输箱”，它本身也在主动参与整个运输过程。

在海冰形成时，它会从周围的水体中“吸收”不同来源的物质，包括多条西伯利亚河流带来的营养和污染成分。这些物质被封存在海冰中，随着漂流过程被混合、重组，最终在不同区域释放出来。这种方式打破了过去我们对海冰只是封存一个来源物质的理解，实际上，海冰成为了一个“混合舱”，它让物质的来源和传播路径更加多样化和不可预测。

这种现象在气候变暖的大背景下显得尤为重要。随着北极地区气温上升，夏季海冰的范围持续缩小，融化速度加快，这种变化正在影响整个洋流系统的流向与速度。同时，西伯利亚河流的流量和流速也因为季节性降水变化而变得更加不稳定。研究人员发现，这种“多源、多向、季节变动”的特性，正在让北冰洋的物流系统变得前所未有地复杂。换句话说，北极这个原本被认为相对缓慢、稳定的系统，其实是一个非常敏感且动态变化的网络。

格陵兰岛的冰山，是气候变化的指示器，它们的大小、数量和移动速度等，为科学家研究全球气候变暖提供了重要的参考数据。©摄影：王敏幹（John MK Wong）

这个研究的另一个令人关注的发现，是这些变化，正在加剧污染物在北极的传播。由于传输路径的不确定性和交错，污染物不再只是沿着简单路径流向大西洋，而是可能被带入原本未受影响的生态区域，从而对极地生物构成威胁。微塑料和重金属等污染物会通过海洋食物链逐级积累，最终影响到海鸟、海豹甚至人类自身。

▲上图：MOSAiC考察期间的冰漂流轨迹以及示踪剂的采样地点。图元：Laukert, G., Bauch, D., Rabe, B. et al.(2025)

进一步的观测还揭示，在不同海域和季节，表层海水的盐度、温度和河水比例会发生剧烈变化。例如，2020年初春，研究团队在海面以下50米的深度记录到了超过每小时1公里的强表层流速，这是此前少有记录的高速现象，可能受到风力与洋流的共同强化。这种高速流动大大加快了淡水和其他物质的运输速度，也增加了物质扩散的不可预测性。

这项研究得以实现，离不开一个名为MOSAiC的国际合作项目。这是历史上最大规模的北极科考行动之一，历时一年，有超过600位来自全球的科学家参与，使用了包括破冰船在内的多种科研平台。这种规模的科考使得科学家得以全年收集到宝贵的数据，而不仅仅是以往夏季容易接近的时段。正是这些全年、多角度的数据，帮助研究者还原出北极物质运输网络的真实面貌。

值得注意的是，这项研究并没有单独研究某一种污染物，而是专注于“物质如何传播”的问题。这看似抽象，却是理解污染扩散的关键一步。只有掌握了这些“快递”包裹的行进路线，才能进一步预测未来在全球变暖背景下，北极会面临怎样的生态风险。

从更大的角度来看，这项研究挑战了一个长期存在的假设：即北极洋流系统的稳定性。过去一个多世纪以来，我们一直把横贯极地漂流视为一个稳定、可预测的“快递路线”，但现在的证据表明，这条路线其实在空间和时间上都非常灵活，甚至可能会在不远的将来发生更大的变化。

从西伯利亚的河流，到北冰洋的中心，再到遥远的北大西洋，这些看似遥不可及的地方，其实早已被一张庞大而复杂的“水中网络”紧密联系在一起。而随着气候的变化，这张网络也在不断调整它的结构和方向。它不只是自然界的产物，也将深刻地影响到人类的未来。

近年来，由于北极升温速度远高于全球平均水平，海冰范围和厚度显著减少。这使得海冰更容易漂移，物质运输速度加快，可能会改变原有的生态平衡。这项研究的意义，不在于它解决了什么，而在于它让我们看清了原来看不见、想不到的一面。当人们谈论气候变化时，不只是南北极的冰川消融那么简单，它还在悄然改变着地球系统中最基础的“运输线路”。

德国基尔大学的研究员，该研究的共同作者多萝西娅·鲍赫博士表示：“这些发现代表了前所未有的全年观测数据。此前，我们仅有夏季的数据，因为冬季破冰进入北极中心区域速度缓慢且异常困难。这项持续性的、跨学科的北极证据提供了重要而全面的见解，有助于我们更好地理解高度复杂的海洋系统及其未来可能的影响。”

海洋与湿地·小百科【MOSAiC计划】

MOSAiC的全称为“多学科漂流观测计划”（Multidisciplinary drifting Observatory for the Study of Arctic Climate），是迄今为止规模最大、最全面的北极综合科学考察项目之一。该计划由德国阿尔弗雷德·魏格纳研究所主导，聚集了来自20多个国家的数百名科学家，于2019年10月~2020年9月间通过德国破冰船“极地星号”（RV Polarstern）随海冰漂流长达一整年，深入北极中心地区。研究团队在极端寒冷和极夜条件下，系统地观测了海冰、大气、海洋、水文、生物和地球化学过程的变化，旨在揭示北极气候系统的相互作用机制，提升对全球气候变化的理解和预测能力。

【生物地球化学循环】

生物地球化学循环 (Biogeochemical cycles) 是指地球上（包括生物圈、岩石圈、水圈和大气圈）的化学元素和物质以多种形式进行转化、并在不同环境介质之间进行循环和迁移的过程。这些循环过程驱动着地球系统的运行，维持着生命的生存和发展，例如碳循环、氮循环、水循环等，它们相互关联，共同塑造着地球的环境和气候。

在上面的这个最新的研究中，重点分析了西伯利亚河流输送到北极的淡水中所含的营养物质是如何随着海冰和表层洋流被带往远方的。该研究发现，不同河流（如勒拿河、叶尼塞河、鄂毕河）的水体中营养成分和微量元素组成不同，它们的分布和变化会影响到海洋中浮游植物和微生物的生长，从而进一步影响食物链、碳循环和氧气生产。这些正是典型的生物地球化学过程。

【跨极漂流】

跨极漂流（Transpolar Drift，TPD）是北冰洋中一条重要的海冰和表层海水输送通道，它从西伯利亚沿岸出发，横穿整个北极地区，最终将物质输送至格陵兰-斯瓦尔巴特海峡（Fram Strait）或加拿大北极群岛海域。这个漂流过程主要由风力驱动的海冰漂移和洋流共同作用形成，能将来自西伯利亚河流（如勒拿河、叶尼塞河、鄂毕河）的淡水、营养盐、金属、碳以及各种污染物质（包括微塑料）输送到遥远的北极中央和北大西洋。这条漂流路径对北极海洋生态系统、食物链结构和物质循环有深远影响，还连接着欧亚大陆+全球气候系统，是理解北极变化、及其全球影响的一个关键通道。

【地球化学指纹】

“地球化学指纹”是指利用特定的化学或同位素特征来追踪水体、物质来源和迁移路径的一种科学方法。在这项研究中，科学家们使用了稳定氧同位素（δ¹⁸O）、放射性钕同位素（εNd）以及稀土元素（REE）浓度等指标，作为追踪西伯利亚河水和物质在北极洋面漂移过程中的“指纹”。这些地球化学特征因为在不同河流源区具有独特的组合，可以像指纹一样区分各个水体的来源和混合比例，从而帮助研究人员揭示淡水、营养物质和污染物如何随着海冰和洋流沿跨极漂流路径输送，对北极生态系统和物质循环造成影响。

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文 | 王海诗（Amphitrite Wong）

审核 | Richard
排版 | 绿叶
参考资料略