冰间湖
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冰间湖（英语：Polynya；/pəˈlɪnjə/），又译冰中湖，是一片被海冰包围的开放水体[1]，作为地理学术语时则指在毗连的浮冰或岸冰内的不冻海域。该术语原文为一来自俄语“Полынья”（俄语发音：[pəɫɨˈnʲja]）的借词，意指“天然冰洞”，并在19世纪开始被极地探险家用来描述冰洋内可航行的部分[2][3]。
冰间湖主要可分为两种，分别是全年都可在南极和北极沿海附近发现，形成原因为附在海岸的冰被强风推离至外海的沿海冰间湖（Coastal Polynyas）；以及一种偶然生成在尤其是南极洲周边冰堆的洋中冰间湖（Mid-sea Polynyas），又称大洋冰间湖（Open-sea Polynyas）。后者最著名的其中一个例子是温德尔冰间湖[4]，它由于位在拉扎列夫海的毛德海隆海底山上，因此另称毛德海隆冰间湖（Maud Rise Polynya）。其在1973年9月第一次被发现，随后连续两年冬季（1974–1976）皆未被冰封，并在2017年9月重新出现[5]。
形成
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沿海冰间湖主要通过两种过程形成[6]：
- 感热冰间湖（Sensible heat polynya）：受热力学左右，通常在水面温度因温水上涌而保持在冰点或以上，使得冰层生长速度放缓或完全停止时出现的冰间湖
- 潜热冰间湖（Latent heat polynya）：在下降风将冰从岸冰、冰桥和海岸线等固定边界推离时形成的冰间湖。最初一年的浮冰被推离至外海，形成冰间湖的时候会留下一片开放水域，其中生成新的海冰。新冰之后会顺风漂向头一年的浮冰那边，并与之凝固在一起。这过程会随著时间的推移而持续下去，因此潜热冰间湖可说是南极海冰的主要形成来源
洋中冰间湖只在合乎先决条件，且风力大到足够让浮冰漂向相反方向并推开堆冰时，才会于符合特定天气条件的大洋区域内出现[7]。极地涡旋是其中一个触发洋中冰间湖生成的典型因素，个中原因在于气旋本身的强风会以相反的方向将浮冰推离风眼[7]。
南极底层水
[编辑]南极底层水（Antarctic Bottom Water，AABW）是存在于南冰洋的深海带内，对全球翻转环流具关键作用的高浓度盐水[8]，而沿海冰间湖（潜热冰间湖）正是这些底层水的其中一个来源。邻近冰间湖的海冰在形成时会因为盐水排斥的缘故，导致周围的海水盐度增加。相比起普通海水，高盐度海水有著更大的密度，后者会一直下沉至深海，形成AABW[9][10]。当冰块远离海岸、随风移动时，南极冰间湖便因此生成，随后湖体冻结，再因盐水排斥而生成另一块海冰[11]。
生态
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部分冰间湖，例如加拿大和格陵兰之间的北水冰间湖每年都会季节性地在同一时间和地点生成。动物可以根据这规律调整自己的生活习惯，也因如此，冰间湖具有特殊的生态研究意义。而在湖水冰封的冬季，不往南迁居的海象、白鲸和独角鲸等海洋哺乳动物仍留在当地。另外，北极熊能够在冰间湖的开放水域中最远可游65千米（35海里）的距离[12]。
藻华
[编辑]若满布浮冰的水体内存在开放水域，则有可能出现局部的海洋藻华，又称冰间湖藻华[13]。尽管海冰底部也时常可见藻类床的踪影，但冰间湖开放水域的浮游植物生长速度要快许多[14]。冰间湖藻华的主要生存条件为阳光和养分。具体来说，海冰越少就越能让光合作用的必要元素——光更快地穿透至水中，使得其浮游植物的茂密程度要比周围被冰覆盖的水域来得更高[13]。除此之外，冰间湖的形成往往与上升流有关，而上升流会将富营养的水从海底带到水面[15]。养分大规模流入，加上光照水平增加正正利好冰间湖藻华的生成[13]。
生态生产力
[编辑]一般情况下，冰间湖比周边水体具有更多的浮游植物，而具有更高的生态生产力[16]。由于浮游植物为海洋生物食物网的初级生产者之一的关系，冰间湖也因此成为鱼类、鸟类和海洋哺乳动物等多种生物的重要食物来源[16]。以下是几个显示出冰间湖对极地生物群系的重要性例子：
- 海豹的死亡率在罗斯海冰间湖冰封期间明显上升[13]
- 在南极洲东部，91%的阿德利企鹅群落与沿海冰间湖相连，且冰间湖的大小通常与群落大小成正比[16]
- 麦克默多湾冰间湖为企鹅们提供一个可以觅食的无冰区域，也直接影响了罗德斯角企鹅群的存亡[17]
- 与冰间湖藻华息息相关的碳以海雪的形式从水面一直往下沉降，为海底生物界的丰富底栖生物体系带来所需的营养[18]
对人类的作用
[编辑]冰间湖对在高纬度地带生活的人们来说至关重要，比如世上最大且具最高生态生产力的北极冰间湖——北水冰间湖为凯恩湾至兰开斯特海峡沿海贫瘠地区的重要食物来源，使该范围内的城镇能在历史长河中延续数千年之久[19]。除此之外，它有可能是4500年前最初定居在格陵兰的原始人迁移到今加拿大北部地区的陆桥所在地[19]，同时也有迹象表明北水冰间湖在历史上曾是图勒人、诺斯人、因纽特人和西方探险家的猎场[19]。如今格陵兰最北端的城镇群卡纳克（图勒）、凯凯塔特、萨维斯维克与西奥拉帕卢克则有赖该冰间湖才得以存在[20]。
北极航行
[编辑]当美国海军潜艇在1950和60年代前往北极探勘时，“如何穿越北冰洋那厚厚的浮冰？”是一直困扰著他们的事情。1962年，鳐鱼号和海龙号潜艇在北极一大型冰间湖内同时浮出水面，达成美国大西洋舰队和太平洋舰队的首次极地会师[21]。
参见
[编辑]参考资料
[编辑]- ^ W.J. Stringer and J.E. Groves. 1991. Extent of Polynyas in the Bering and Chukchi Seas
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