南极洲的冬天寒冷刺骨，黑夜漫长，风暴肆虐，而且在某些年份，还会出现令人费解的海冰裂缝。华盛顿大学海洋学学院的博士生、一项新研究的作者伊桑·坎贝尔（Ethan Campbell）说，这些被称为“多冰缘”（polynyas）的奇怪裂缝“一直是极地海洋学中一个持久的谜团”，自20世纪70年代首次发现几处大型裂缝以来。这项新研究提供了关于多冰缘如何形成以及它们在浩瀚南大洋研究中的地位的诱人线索。
在南极洲，这些裂缝就像是海豹等在冰下游泳的动物的休息站，让它们得以浮出水面换气。然而，坎贝尔表示，研究人员认为它们的作用远不止于此。他和他人认为，这些裂缝——因为它们温暖且融化了储存碳的海冰——还会向大气中释放大量的二氧化碳。因此，了解它们的作用对气候科学至关重要。
研究人员利用来自三个不同来源的数据来帮助他们更好地理解多冰缘的动态：卫星图像、绑在海豹身上的传感器（是真的）以及不幸被困在一个幸运位置的漂流“浮标机器人”。
自动化机器人设备对于理解这些裂缝至关重要。尚未参与该研究但审阅了论文后发表的瑞典哥德堡大学海洋学家塞琳·赫泽（Céline Heuzé）在电子邮件中告诉《大众科学》（Popular Science）：“当多冰缘在冬季开放时，我们无法前往南极洲。卫星可以看到海冰裂开，但它们无法观察到这种裂开对水柱的影响。”这项研究中使用的机器人是第一批能够在南极冰冷水域工作的机器人，这使得研究人员能够研究他们无法到达的地方。
南大洋碳和气候观测与建模项目（Southern Ocean Carbon and Climate Observations and Modeling Project）已经释放了大约200个浮标机器人，这些机器人能在水下和冰下移动，间歇性地浮出水面传输信息，让它们在海洋和冰下漂流。2014年底，其中两个机器人进入了20世纪70年代发现多冰缘的威德尔海（Weddell Sea），对该区域进行研究。
坎贝尔说，出乎意料的是，其中两个浮标被困在了毛德隆起（Maud Rise）上，这是一座影响洋流的海下山脉。他说，一个围绕着海山的旋转水柱将浮标固定在了原地。大多数时候，浮标不会待在原地。当2016年和2017年再次出现大型多冰缘时，这些浮标正好处于发送该地点连续数据的理想位置。“这纯粹是运气。太不可思议了，”坎贝尔说。“2017年，其中两个甚至actually浮出了水面，就出现在多冰缘内部，这种情况非常罕见。”
研究小组还依靠从“仪器化海豹”（instrumented seals）收集的信息，这些海豹的头部粘有温度探头（我们确实告诉过你）。这种数据收集方式已经进行了十多年，让研究小组深入了解了该海域的正常状况，因为没有海豹发现这些多冰缘或在其中浮出水面。
利用这两种数据来源以及卫星数据，研究团队能够证明，在多冰缘内部发生了深层海洋混合——即（相对）温暖的上层海洋水与冰冻的、缓慢移动的下层海洋水混合。“这很重要，”坎贝尔说，“因为深海通常是一个非常平静的地方，变化发生得很慢。但在多冰缘内部，变化发生得快得多。”
赫泽写道：“对我来说，这项研究提出的问题比它解答的还要多。”这些问题包括：为什么威德尔海的大型多冰缘之间有40年的间隔？为什么2018年出现的是小型多冰缘而不是大型的？以及所有这些冰洞如何影响该地区的大气状况。
坎贝尔和他的团队仍在研究其中的一些问题，他们的发现可能会对未来的气候建模产生巨大影响。他说，目前许多气候模型预测多冰缘的发生频率比实际情况更高。如果研究人员能够更好地弄清楚导致多冰缘形成的条件，他们就能更好地预测下一次多冰缘可能何时形成。
本文已更新，修正了威德尔海（Weddell Sea）的正确拼写。之前的版本将该水体称为温德尔海（Wendell Sea）。我们对此错误深表歉意。
