末次冰消期以來北極東北陸架對快速氣候變化的響應

石學法，董 江，胡利民，馮 晗，姚政權，喬淑卿

（1.自然資源部 第一海洋研究所海洋地質與成礦作用重點實驗室，山東 青島 266061；2.青島海洋科學與技術試點國家實驗室 海洋地質過程與環(huán)境功能實驗室，山東 青島 266061；3.中國海洋大學 海洋地球科學學院海底科學與探測技術教育部重點實驗室，山東 青島 266100）

北冰洋常年被海冰覆蓋且連通“三大洲”和“兩大洋”，是全球冷熱循環(huán)中的重要冷源。北冰洋不僅對氣候變化響應非常敏感，還通過影響大西洋經(jīng)向環(huán)流和熱輸運而成為全球氣候變化的放大器和驅動器[1-2]。作為近百年來全球增暖最顯著的區(qū)域，北極正以2 倍于全球平均速率的速度快速升溫，經(jīng)歷著快速的氣候變化[3-6]。近幾十年來，北冰洋夏季海冰覆蓋面積急劇下降，影響著海氣之間的熱量交換，并導致周邊陸地植被群落結構發(fā)生顯著變化，同時還伴隨著出現(xiàn)了海底甲烷釋放、淡水輸入增加、鹽度下降和海洋酸化加劇等現(xiàn)象[7-12]。北冰洋海冰的快速減少降低了地表反照率，增加了太陽輻射吸收，顯著提高了初級生產(chǎn)力，這與陸地升溫、凍土退化及植被的改變密切相關[13]；另一方面，植被的群落結構變化及其對地表輻射平衡的改變也對氣候變化有直接的貢獻，并影響著北極地區(qū)生物地球化學過程[11,14-15]。近年來的研究表明，與北極地區(qū)植被吸收的碳相比，目前每年北極地區(qū)向地球大氣中釋放出更多的碳。例如，2003—2017 年，北極多年凍土地區(qū)釋放出約17 億t 的碳，而同期全球植被平均吸收了10 億t 碳[16]。這些變化將加劇高緯氣候的放大效應，對全球氣候變暖具有正反饋[15,17-18]。此外,在全球變暖背景下北極快速變化所引起的一系列大氣、冰雪、海洋、陸地等多圈層相互作用的改變，對北極地區(qū)環(huán)境以及包括我國在內(nèi)的中高緯度地區(qū)的氣候環(huán)境有直接的影響。如北極地區(qū)春季海冰面積的變化與中國東部和南方地區(qū)的異常天氣聯(lián)系密切[19]，而北極地區(qū)變暖也可能是導致中國冬季霧霾頻發(fā)的重要原因之一[20]。

北極快速氣候變化及其環(huán)境效應已經(jīng)成為當前地球科學研究的前沿和熱點問題[21-22]。不過，受限于對海冰、海流、溫度、入海徑流、有機碳等要素直接觀測資料的時間尺度，人們難于從僅有的短短幾十年的器測資料中深入認識北極地區(qū)快速變化的過程、機理及環(huán)境效應，從而限制了對北極地區(qū)快速變化機制的認知及對未來發(fā)展趨勢的預測。因而從更長時間尺度上開展研究，特別是將不同時間尺度的沉積記錄與數(shù)值模擬相結合，才有可能深入認識北極地區(qū)快速氣候變化的歸因和驅動機制。

北冰洋最顯著的地質特征是發(fā)育有世界上最寬廣平坦的淺水陸架，約占世界陸架面積的25%，約占整個北冰洋面積的40%[23]。北極陸架主要分布在北冰洋東部區(qū)域（0°～180°，水深＜100 m），簡稱“東北陸架”（圖1），是現(xiàn)今北冰洋海冰變化最明顯的區(qū)域[24-26]。而且北極東北陸架還是“冰上絲綢之路”航道的核心區(qū)域，對于未來國際航運和海上貿(mào)易具有重要的意義。末次冰消期以來，伴隨著海平面的快速上升，冰期時暴露出的大陸架被快速淹沒[27-28]，經(jīng)歷了自末次盛冰期以來的最大波動，沉積環(huán)境、物質供給量及其“源—匯”格局、冰蓋、海洋環(huán)流、海冰和碳循環(huán)等都發(fā)生了很大變化[29-31]。隨著陸架被淹沒，海洋環(huán)流和海冰逐漸成為沉積作用及生物地球化學過程的重要控制因素[32]，但不同時期、不同地區(qū)海冰的演化并不一致[33,34-36]。另一方面，太平洋入流水和多條世界性大河向該區(qū)輸入了大量的淡水和沉積物，使其陸海相互作用強烈，沉積速率相對較高[32,37]。由于北極東北陸架聯(lián)通陸地—河流—海洋—海冰等關鍵過程，其沉積對氣候演變的記錄能夠在百年—千年尺度甚至更長時間尺度上捕捉到現(xiàn)代氣候的發(fā)展軌跡和特點，成為過去氣候環(huán)境變化的敏感“記錄者”，因而成為北極地區(qū)古氣候古環(huán)境變化研究的最優(yōu)勢地區(qū)之一[29]。近幾十年以來，國際上對該區(qū)域進行了多次科學考察和研究工作，取得了階段性的研究進展。

圖1 北極東北陸架區(qū)域地理概況圖（海流流向修改自文獻[46-47]）Fig.1 Map showing location of the northeastern Arctic Shelf（the currents are modified by references [46-47]）

從長時間尺度來看，綜合大洋鉆探計劃（International Ocean Discovery Program，IODP）302 航次在羅蒙諾索夫海嶺獲取的鉆孔巖芯沉積記錄表明，始新世北冰洋的海表溫度峰值約為26.5 ℃，遠高于現(xiàn)今北冰洋夏季海表溫度，之后海表溫度呈現(xiàn)出階梯式下降的趨勢[38]。從百年—千年時間尺度來看，末次冰消期以來在全球整體變暖背景下，不同地區(qū)的氣候都表現(xiàn)出快速變化的顯著特征，如溫度回升不穩(wěn)定、呈波動式變化[39]，主要表現(xiàn)為經(jīng)歷了一系列百年—千年尺度的氣候快速變化事件。在北極地區(qū)，全新世大暖期時北極陸架海冰覆蓋呈現(xiàn)千年尺度的相對低值[33,40-42]，盡管變暖的驅動機制可能不同，但這種地質歷史暖期的海冰衰退與當前氣候變暖情景下北極地區(qū)快速變化的情景具有一定相似性?，F(xiàn)代觀測資料還表明，受輻射強迫變化的影響，近百年來北極地區(qū)夏季海冰的減退與區(qū)域溫度上升及植被變化存在密切的關系[43]。這說明從末次冰消期以來，北冰洋一直存在著快速氣候變化的情況，并且氣候變化的非線性和快速變化表現(xiàn)得尤為明顯[44-45]，相關機制的解析和對比研究可為解釋不同氣候背景下的北極地區(qū)快速變化提供依據(jù)，并可增強對北冰洋現(xiàn)代海冰快速融化及環(huán)境變化原因機制的認知，同時為預測北極地區(qū)氣候快速變化的發(fā)展趨勢及評估全球氣候變化提供宏觀背景。

迄今為止，雖然國內(nèi)外科學界十分重視北極地區(qū)氣候環(huán)境快速變化的研究，但現(xiàn)有研究主要集中在北冰洋的深水大洋區(qū)及基于年際/年代際的現(xiàn)有觀測資料，而對于地位極其重要、快速變化極其顯著、沉積記錄發(fā)育良好的具有寬廣面積的北極東北陸架的研究則相對薄弱，我國組織的歷次北極科學考察也幾乎未涉及這一區(qū)域。我們通過聚焦北極東北陸架的研究成果，旨在總結北極地區(qū)末次冰消期以來快速氣候變化背景下陸架環(huán)境變化研究進展，闡述沉積物“源—匯”過程、海冰變化、碳循環(huán)和快速氣候變化事件等方面的研究成果，并指出了目前研究中存在的若干問題，展望了未來的研究方向，以深化對北極氣候和環(huán)境演化過程及其機制的研究，為評估和預測變暖背景下的北極氣候環(huán)境演化格局提供依據(jù)。

1 北極東北陸架概況

北極陸架總面積約2.5 × 106km2[23]。分布在北冰洋東部的喀拉海、拉普捷夫海、東西伯利亞海和楚科奇海的淺水區(qū)域（水深≤100 m）（圖1），被稱為北極東北陸架。在每年的10 月到次年6 月，北極東北陸架完全被海冰覆蓋，是冬季北冰洋海冰的重要補給源區(qū)[29,48-49]，其河流徑流輸入量幾乎為零[50-51]；在其他月份，河流徑流量明顯增加[52]，海冰范圍明顯減少。特別是近十幾年來，受人類活動影響，9 月該陸架區(qū)域幾乎無冰，是近現(xiàn)代北冰洋海冰變化最顯著的區(qū)域之一[25]。

喀拉海與拉普捷夫海通過北地群島南部狹窄的維利基茨基海峽（寬度約50 km，水深約200 m）相連通。喀拉海的平均水深約110 m，面積約為9.26 × 105km2，其中陸架區(qū)域面積約為7.7 × 105km2，寬度約為350 km，坡度約為0.000 3°（圖1）?？Ｋ畧F主要受到來自大西洋的中層暖水團（AW）、西伯利亞沿岸流（SCC）和河流徑流量的影響[46,50]。其中，喀拉海的淡水主要來源于葉尼塞（Yenisey）河和鄂畢（Ob）河輸入，其徑流量分別為620 km3·a-1和390 km3·a-1（表1）?？ｊ懠軈^(qū)域表層沉積物類型空間分布不均勻，總體表現(xiàn)為由岸向海沉積物粒度增大：葉尼塞河和鄂畢河下游區(qū)域沉積物類型以黏土質粉砂為主；近岸區(qū)域沉積物以細粒級的粉砂質黏土和黏土質粉砂為主，砂含量較高的區(qū)域局限在葉尼塞河河口的東北部區(qū)域；在該陸架中部和外部，沉積物中砂粒級組分含量明顯增加，主要沉積物類型為粉砂質砂和少量的粉砂質黏土[31]。在喀拉海，黏土礦物、沉積物磁學性質、有機地球化學和微體古生物等多種指標表明，河流入海物質主要沉積在河口和三角洲區(qū)域，并在西伯利亞沿岸流的攜帶下向東北方向輸運，是喀拉海內(nèi)陸架細粒級沉積物的主要物質來源，而外陸架沉積物質多為晚更新世低海平面時期的殘留沉積[31]。

表1 注入北極東北陸架的代表性河流[50]Table 1 Typical rivers discharged into the northeastern Arctic shelf[50]

拉普捷夫海位于北地群島和新西伯利亞群島之間，面積約為4.98 × 105km2（圖1），被稱為北冰洋的“冰工廠”[29]。拉普捷夫海陸架區(qū)域面積約為4.4 × 105km2，寬度為350～400 km，其中大部分區(qū)域水深＜50 m，在水深100 m 左右發(fā)育陸架坡折。拉普捷夫海冬季海冰發(fā)育，而夏季水動力特征主要受到勒拿（Lena）河徑流量（520 km3·a-1）的影響，其溫鹽混合層厚度為5～10 m，而潮汐作用極弱，一般流速＜3 cm·s-1，未觀測到潮汐作用顯著影響該區(qū)域海流變化的現(xiàn)象[23,50]。拉普捷夫海西側表層沉積物主要來源于西伯利亞沿岸玄武巖風化侵蝕物質和少量河流物質供給，東側沉積物主要來自勒拿河等河流物質供給，多數(shù)物質在西伯利亞沿岸流作用下被向東搬運，少量物質被向北或向西北方向搬運至中外部陸架區(qū)域[53-55]。

東西伯利亞海西起新西伯利亞群島，向東至弗蘭格爾島，面積約為9.87 × 105km2（圖1）。東西伯利亞海陸架區(qū)域面積約為8.2 × 105km2，寬度為480～850 km，在水深100 m 左右發(fā)育陸架坡折[23]。東西伯利亞海陸架西部（160°E 以西）水體環(huán)境受到河流徑流輸入和拉普捷夫海水團的直接影響[23,50,56]。注入東西伯利亞海陸架西部的代表性河流為科累馬（Kolyma）河和因迪吉爾卡（Indigirka）河，其年平均徑流量分別為120 km3和55 km3（表1）。東西伯利亞海陸架東部（160° E 以東）受到太平洋流入水團的顯著影響[46,56]。近岸區(qū)域的水體環(huán)境還受到寒冷、低鹽度和流速流向多變的東向西伯利亞沿岸流的影響[57]。東西伯利亞海陸架西側沉積物主要來源于沿岸基巖侵蝕風化和因迪吉爾卡河及勒拿河等河流物質輸入[37]。而在東西伯利亞海陸架東側和楚科奇海陸架，表層沉積物主要來源于河流物質供給和太平洋流入水團攜帶的亞北極地區(qū)河流物質的影響[33,58-59]。楚科奇海位于弗蘭格爾島、阿拉斯加半島和白令海峽之間，面積約為5.82 × 105km2，平均水深約77 m（圖1）。楚科奇海陸架水團主要受到太平洋流入水的顯著影響[60-61]。

不同于喀拉海陸架表層沉積物空間分布，寬廣平坦的東西伯利亞海陸架、拉普捷夫海陸架和楚科奇海陸架區(qū)域表層沉積物總體表現(xiàn)為由岸向海沉積物粒度變?。航逗涌谝苑凵昂蜕百|粉砂為主，中外陸架以粉砂和黏土為主[62-63]。

2 北極東北陸架氣候環(huán)境快速變化的沉積記錄

現(xiàn)代全球變化的一個顯著特征是北冰洋正在快速升溫，并由此引發(fā)北冰洋環(huán)境的快速變化。主要表現(xiàn)在如下3 個方面：①陸架沉積物來源、輸運和沉積等過程發(fā)生明顯變化，河流輸入物質增加，沿岸凍土侵蝕加劇，海洋環(huán)流方向和強度變化頻繁[47,52,63-65]；②季節(jié)性海冰變化明顯增強，夏秋季海冰大范圍消融，冬季海冰變薄，導致北半球暴風雪等異常氣候事件發(fā)生頻率顯著增加[25,66-67]；③海冰的快速減退伴隨著海底凍土快速融化和甲烷大量釋放[17,68-69]、初級生產(chǎn)力提高和有機質輸入及埋藏效率等發(fā)生明顯的變化[13,70-71]。這些都改變了地球表層各圈層之間相互作用的進程[15,72-73]。

2.1 末次冰消期以來沉積環(huán)境變化

北極東北陸架對氣候變化有敏感的響應記錄[29]。該區(qū)80%以上的海底區(qū)域發(fā)育凍土，是對氣候變化反應敏感和環(huán)境脆弱的地區(qū)[56,74]。陸架是河流輸入物質重要的“沉積匯”[75]，其沉積作用受到河流沉積物供應、海洋環(huán)流、波浪、潮汐和區(qū)域地貌形態(tài)（如大陸架的寬度）等的影響[76-78]。北極東北陸架區(qū)域具有相似的共性，例如都屬于寬廣平坦的陸架，發(fā)育季節(jié)性海冰（冬季海冰覆蓋而短暫的夏季幾乎無冰），夏季波浪潮汐作用弱，沿岸流變化頻繁，每年接收大量河流注入的淡水和陸源碎屑物質[23,25,46,50,52]。在全球變暖背景下，北冰洋接收了大量的沿岸侵蝕物質，其沿岸侵蝕速率最大可達10 m·a-1，快速的基巖侵蝕向陸架海貢獻了大量冰期時形成的凍土老碳[65,71]。沿岸基巖侵蝕主要受控于熱侵蝕和熱風化過程，與河流輸入熱量直接相關，而與海冰發(fā)育呈負相關[79-80]，因此現(xiàn)代北極東北陸架沉積作用主要受物源供給和與海冰過程相關的動力環(huán)境的綜合影響（圖2）。拉普捷夫海受河流輸入的影響較大，是北冰洋的“海冰工廠”，陸海相互作用非常強烈[81-82]。東西伯利亞海是北冰洋最為寬淺的陸架，覆蓋大面積的永久凍土，其西部受河流影響明顯，東部受太平洋入流水影響顯著[33]，是北冰洋季節(jié)性海冰變化最強烈的區(qū)域之一。楚科奇海是北冰洋最大的陸架邊緣海之一，被季節(jié)性海冰覆蓋，同時受太平洋和大西洋水團、北極冰蓋以及陸地河流的影響，在北極地區(qū)氣候變化中扮演著重要的角色，是氣候變化研究的重要海域[83]。

圖2 北極東北陸架表層沉積物供給及輸運示意圖（河流輸沙量數(shù)據(jù)來自文獻[50,64]，沿岸基巖侵蝕風化速率數(shù)據(jù)來自文獻[65]，“?”代表未知的輸運速率）Fig.2 Schematic diagram of the surface sediment supply and transport on the northeastern Arctic shelf（the data on river sediment flux are from references [50,64],the data on coastal erosion rate are from reference [65],the ‘?’ indicates unknown transport rate）

末次冰消期以來，在大氣CO2含量迅速回升、氣候整體變暖的背景下，北半球高緯地區(qū)冰蓋在全新世中期達到現(xiàn)代水平，伴隨著海平面上升約120 m，冰期時暴露出的大陸架重新被快速淹沒[84-85]。這期間北極東北陸架環(huán)境經(jīng)歷了自末次盛冰期（Last Glacial Maximum，LGM）以來的最大波動，沉積環(huán)境、物質“源—匯”格局、冰蓋、海洋環(huán)流、海冰和碳循環(huán)等都發(fā)生了較大變化[28,30]。在18.0～14.7 ka，較低的海平面使得裸露的陸架主要被東西伯利亞河流的古河道覆蓋，但此時河流入海流量較少[42];在B?lling/Aller?d 暖期（14.7～12.9 ka），降水的增多使得河流入海流量增大，新仙女木早期（12.9～11.7 ka）發(fā)生了一次大規(guī)模淡水注入事件[86]，這可能與勒拿河上游冰川堰塞湖的崩潰有關[87]，大量的河流入海物質在低海平面條件下沉積在中外陸架區(qū)域；在早中全新世（11.7～8.0 ka），隨著海平面的升高，沿岸流侵蝕加劇，使得陸架的沉積速率較高[32]，而此時河流入海流量卻呈現(xiàn)較低水平[86]；在中全新世以來海平面相對穩(wěn)定時期（8.0～0 ka），受到海冰發(fā)育狀況、沿岸流和河流入海物質供給量的調(diào)控，陸源碎屑物質主要沉積在河口及其鄰近陸架區(qū)域[29,31,42,88]?？傮w而言，從末次冰消期向全新世過渡期間，該區(qū)沉積環(huán)境經(jīng)歷了由河流輸入和海平面控制向全新世海冰過程和水團作用控制的轉變。隨著陸架被淹沒，海洋環(huán)流和海冰逐漸成為沉積作用及生物地球化學過程的控制因素[32,89-90]。

末次冰消期以來是東北陸架沉積的關鍵時期，海面上升過程中的海岸侵蝕、陸源河流的輸入和太平洋水團的侵入對陸架沉積物“源—匯”格局具有重要影響[31-32,37]。13.0～11.0 ka，喀拉海水團通過淹沒的維利基茨基海峽將高含量蒙皂石和輝石的物質輸送至拉普捷夫海西部，而東拉普捷夫海在中全新世才出現(xiàn)蒙皂石和輝石含量增多的趨勢，這可能與全新世拉普捷夫海入海河流流量增多和海平面上升導致的海岸侵蝕加劇有關[91]。在大約11.0 ka，海平面為目前-60 m 左右，楚科奇海沉積物地球化學和礦物學物源示蹤研究表明，太平洋水開始穿過白令海峽并對東西伯利亞陸架產(chǎn)生重要影響[28,92]。然而早全新世（11.0～8.0 ka）來自白令海的貢獻相比波弗特環(huán)流攜帶的北美物質偏少[93]，直至中全新世（7.2～2.0 ka）白令海物質開始在楚科奇海陸架沉積物中占主導地位[33,94-95]。以上這些復雜因素共同導致了陸架沉積速率呈現(xiàn)顯著的時空差異。地震剖面和多根巖芯的沉積學研究表明，全新世喀拉海年平均沉積通量約為1.94 × 108t·a-1，其中大約有1.2 ×107t·a-1的河流入海物質在陸架沉積，使其沉積速率高達50～100 cm·ka-1[31-32]。拉普捷夫海年平均沉積通量約為0.67×108t·a-1，西側由于相對缺少河流物質供給，全新世沉積速率極低（＜10 cm·ka-1）；在河流入海物質的影響下，陸架東側全新世沉積速率可達約50 cm·ka-1[32]。東西伯利亞海年平均沉積通量約為1.09×108t·a-1，另外基于2016—2020 年中俄北極聯(lián)合科學考察航次所獲取的巖芯分析結果，全新世東西伯利亞海陸架沉積速率約為50 cm·ka-1（圖3），與多根短柱狀巖芯210Pb 測年結果[70-71]基本一致，表明全新世北極東北陸架沉積格局的空間差異性受水動力環(huán)境的影響較小，而可能主要受到陸源物質供給量的影響。在楚科奇海陸架，年平均沉積通量約為0.19×108t·a-1，全新世沉積速率明顯升高（70～90 cm·ka-1，圖3），這與已有的研究結果[33,94]一致。截至目前，對東北陸架的沉積物“源—匯”過程研究主要局限于拉普捷夫海和楚科奇海，且存在物源指標單一，缺乏內(nèi)陸架物源記錄等問題。因此，今后需利用多指標手段針對東北陸架空間上更多的沉積巖芯開展沉積物“源—匯”過程研究。

圖3 全新世北冰洋沉積速率分布（修改自文獻[32]）Fig.3 Holocene distribution of sedimentation rate in the Arctic Ocean（modified from reference [32]）

2.2 不同時間尺度海冰演化歷史重建

海冰覆蓋是北冰洋及其鄰近陸架海域表層最顯著的特征。北極東北陸架作為連接太平洋和北冰洋的主要區(qū)域，季節(jié)性海冰覆蓋程度高且季節(jié)間海冰邊緣遷移距離較遠[25-26,66]。該區(qū)近10 a 來海冰消退面積要遠遠高于北冰洋其他地區(qū)[96]。東北陸架不僅是西伯利亞陸源物質的主要沉積區(qū)，同時也是現(xiàn)代氣候條件下北冰洋海冰重要的生成地和輸送源區(qū)，并與背景氣候緊密相關[48]，該區(qū)域對快速氣候變化具有高敏感度的響應[29]。目前對現(xiàn)代海冰的定量評估多基于衛(wèi)星遙感、船基觀測和固定站位的現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)和資料[6,97]。基于觀測資料、數(shù)值模擬和理論研究，發(fā)現(xiàn)近百年來北冰洋及其鄰近區(qū)域海冰演變的影響因素主要包括冰雪反射率、植被、河流流域降水及其入海淡水通量、溫鹽環(huán)流強度、大氣溫室氣體濃度及其環(huán)流模式等[4,33,98]。然而，近百年來全球變化受到人類活動的顯著影響，利用有限的觀測數(shù)據(jù)很難進一步探討千年及更長時間尺度北冰洋海冰演化的控制機制，也無法區(qū)分自然因素和人為因素對海冰發(fā)育的影響[25]。因此，重建地質歷史時期北冰洋及其鄰近區(qū)域海冰的演化歷史可為預測和評估北極地區(qū)氣候環(huán)境變化提供更全面的科學依據(jù)[99]。

重建海冰演化歷史的方法主要分海冰指標示蹤[100]和數(shù)值模擬二大類方法[41]，其中海冰示蹤指標主要包括碎屑礦物等無機指標[35,101-102]、IP25（C25型高支鏈類異戊二烯烴）等有機地球化學指標[103-105]、溝鞭藻囊孢與有孔蟲生物殼體等古海洋指標[34,106]和海岸浮木[107]以及植被等陸地和冰心記錄等間接指標[35]。目前對全新世特定時期（如6.0 ka）北冰洋季節(jié)性海冰的數(shù)值模擬已比較成熟[41]，然而在不同因子脅迫下，數(shù)值模擬結果展示出不同的海冰演化趨勢[4,108]。因此全新世北冰洋海冰長期且連續(xù)的瞬態(tài)模型模擬需要地質記錄的校正，即海冰示蹤是研究末次冰消期以來北冰洋海冰演化的關鍵指標。另外，重建末次冰消期以來海冰演化歷史所需巖芯樣品位置的選取也至關重要。北冰洋東部外陸架巖芯末次冰消期的沉積速率較高，而其全新世時期沉積速率較低[42,88]，導致該陸架區(qū)域重建全新世百年—千年時間尺度海冰演化歷史的工作進展相對困難[32]。雖然北極東北內(nèi)陸架全新世沉積速率較高，但巖芯沉積物受到河流沖淡水的顯著影響，表現(xiàn)為生物生產(chǎn)力極低且淡水屬種眾多，導致與海冰相關的硅藻和介形蟲含量極少，幾乎不含有孔蟲[100,109-110]?？紤]到單一指標的受控因素較多，無法精準和全面反映北冰洋海冰演化，因此北極東北陸架多時空尺度和多指標的綜合分析是重建末次冰消期以來海冰演化的必要條件。

北極東北陸架是北冰洋季節(jié)性海冰的最主要形成源地之一[48,81-82]。近年來，許多學者利用多種沉積記錄重建了末次冰消期以來北極東北陸架及其鄰近區(qū)域海冰演化歷史，但研究程度存在明顯的時空的不均衡（圖4）。末次冰消期（18.0～8.0 ka），北極東北陸架及其鄰近區(qū)域海冰演化歷史以海冰快速變化為特征。拉普捷夫海IP25和浮游植物生物標志物數(shù)據(jù)表明，17.2～15.5 ka 拉普捷夫海被永久性海冰覆蓋，而末次冰消期季節(jié)性海冰在B?lling/Aller?d 暖期（14.5～13.0 ka）出現(xiàn)最小值，在Younger Dryas 時期（12.9～11.6 ka）出現(xiàn)最大值，在11.6～8.0 ka 時期，海冰呈現(xiàn)上升趨勢[42,88]。雖然Younger Dryas 時期高海冰覆蓋也在喀拉海陸架有機地球化學記錄中被發(fā)現(xiàn)，但是在早全新世（10.0～8.0 ka）時期出現(xiàn)海冰覆蓋的低值[111]。相對于末次冰消期，中全新世以來海平面相對穩(wěn)定時期北極東北陸架海冰演化的研究相對較多，主要集中在楚科奇海及其鄰近海域，但根據(jù)不同指標重建的全新世海冰演化趨勢的結果相差較大（圖4）。例如，楚科奇海巖芯沉積物中溝鞭藻囊孢和有孔蟲δ18O 記錄[36]及其西北部陸坡巖芯沉積物中的IP25等指標[112]均表明，受北大西洋中層水等海洋環(huán)流的影響，研究區(qū)海冰在早中全新世非常發(fā)育，而在晚全新世海冰密集度明顯降低。這一演化趨勢與格陵蘭島附近海域海冰演化趨勢[107,113-114]呈現(xiàn)出此消彼長的“蹺蹺板”演化模式，表明全新世東西北冰洋海冰演化的驅動因素很可能不一致。然而，與之相反的早全新世以來由弱到強的海冰演化趨勢在喀拉海陸架[111]、拉普捷夫海陸坡（全新世沉積記錄受到沉積間斷的影響）[42,88]和楚科奇海及其鄰近海域[33,115]巖芯的有機地球化學沉積記錄中否定了北冰洋東西兩側全新世海冰呈現(xiàn)“蹺蹺板”演化模式的假設。喀拉海內(nèi)陸架巖芯有機地球化學數(shù)據(jù)表明，全新世海冰演化總體呈現(xiàn)高（8.0～4.5 ka）—低（4.5～3.0 ka）—高（3.0～0 ka）的演化模式，并呈現(xiàn)出450 a 和950 a 的短周期性快速波動，響應頻繁變化的北極地區(qū)或北大西洋氣候振蕩[116]。此外，根據(jù)拉普捷夫海西部巖芯沉積物中的冰筏碎屑記錄[117]、楚科奇海北部巖芯沉積物中有孔蟲δ18O 數(shù)據(jù)、介形蟲Mg/Ca 比值以及甲藻囊孢等替代指標定量重建的8.0 ka 以來海冰和底層海水溫度的結果[34]，發(fā)現(xiàn)海冰呈現(xiàn)百年—千年時間尺度上頻繁的震蕩而未發(fā)現(xiàn)明顯軌道時間尺度上的變化，這可能與北大西洋暖水團的溫度和強度有密切關系。對于上述海冰演化歷史研究結果存在的不確定性，需要對更多沉積連續(xù)且空間分布廣泛的巖芯沉積記錄進行綜合研究，并結合數(shù)值模擬以探討末次冰消期以來北冰洋東部海冰是區(qū)域性還是更廣泛的系統(tǒng)性演化，以此來揭示其主控因素。這對于認識過去和未來不同氣候背景下北極地區(qū)氣候演變和海冰變化具有重要意義[118]。例如，基于“海洋-海冰”耦合數(shù)值模式，Dyck 等研究了早全新世海洋和大氣相互作用過程對海冰變化的影響，發(fā)現(xiàn)在距今8 ka 左右，東西伯利亞海和拉普捷夫海海冰厚度小于現(xiàn)在的狀態(tài)，但在波弗特海和加拿大北極群島的海冰厚度則變化不大，這說明海冰過程主要跟大氣驅動有關[41]。

圖4 末次冰消期以來北極東北陸架及其鄰近區(qū)域海冰演化歷史Fig.4 Sea ice evolution in the northeastern Arctic shelf and the adjacent regions since the last deglaciation

2.3 碳循環(huán)對快速氣候變化的響應

作為占世界陸架面積25%的全球最大的陸架，北極陸架雖然面積只占海洋的2.5%，但其沉積有機碳埋藏量卻約占全球海洋的11%[119]。不同于中低緯度大河三角洲及其毗鄰陸架，北極陸架周邊不僅有世界級大河的輸入，而且還發(fā)育有廣袤的凍土層和季節(jié)性的海冰，使得其沉積有機碳源—匯過程獨具特色[120]（圖5），主要表現(xiàn)：①海洋自生源有機碳輸出受季節(jié)性海冰過程相關的“生物泵”作用的顯著影響[121]；②北極地區(qū)凍土碳（old permafrost carbon,PF/C）占全球土壤有機碳的50%[122]；陸源不同類型有機碳的輸入不僅受徑流的影響，而且流域/海岸侵蝕排放（如凍土老碳）也有重要貢獻[71,123]；③入海沉積有機碳的輸運和沉積過程不僅受徑流、環(huán)流和侵蝕作用的影響，而且受制于海冰搬運作用[124]；④海冰變化和不同類型陸源碳（如土壤碳、凍土碳）輸入的區(qū)域性差異導致近海陸架沉積有機碳源—匯過程呈現(xiàn)出高度的時、空差異[71,123]。例如，來自土壤上層的有機碳（年齡：103a）、深層多年凍土碳與沿岸的苔原富冰凍土碳（年齡：104a）[71,123]和化石源古老有機質[125]以及來自浮游生物的有機碳[126]在北冰洋周邊不同陸架區(qū)沉積物中的分布和埋藏記錄具有顯著的差異。特別是在全球變暖和北極放大效應下，近幾十年來海冰快速消退，海水層化增強、徑流輸入增加、混合和環(huán)流變化加劇，改變了海洋“物理泵”、“生物泵”和“微型生物碳泵”作用的強度和方式，對北極地區(qū)碳的源—匯效應產(chǎn)生了深刻影響[72-73]；也勢必導致受海冰和凍土碳輸入制約下的近海沉積有機碳源—匯過程的區(qū)域性差異更加明顯[71,73,127]。如北冰洋陸源有機物質的礦化、運輸和分布情況受到氣候變化的制約[128]，而海源有機物質的產(chǎn)生則受到海冰、光照等因素的控制，在營養(yǎng)鹽上升流的海冰邊緣區(qū)域生產(chǎn)力比較高[13,129]。因此，北極陸架沉積物中的有機碳是多種物源信號的復雜“集合體”。

圖5 東西伯利亞海岸侵蝕和凍土分布（修改自文獻[120]）Fig.5 Coastal erosion and permafrost coverage of East Siberia（modified from reference [120]）

分析和評估北冰洋邊緣海沉積有機碳庫的源—匯格局，需要區(qū)分其中海源/陸源不同端元（如浮游植物、現(xiàn)代土壤、老碳）的貢獻。如利用烷烴和木質素等標志物指示不同陸源有機碳的組成和陸架搬運及降解保存情況[123,128]；利用四醚膜脂化合物GDGTs 指示海源和陸源土壤有機碳在陸架上的分布特征及相對貢獻[126]；利用烷烴、脂肪酸和木質素等單體分子碳同位素組成（13C、14C）區(qū)分陸源土壤和永久凍土來源的不同年齡的有機質以及評估這些組分在陸架搬運的時間[130]。此外，一些生物標志物也被用于指示海源有機碳與水溫和群落結構之間的關系[131]?？傮w來看，這些指標可有效區(qū)分不同類型陸源有機碳的輸入、搬運及保存降解[71]。另一方面，在全球變暖背景下，北極陸架沉積物中的海源有機質的輸入和埋藏與海冰相關的“生物泵”過程密切相關[132]。然而，由于缺乏長時間序列的海冰觀測資料，很難從長時間序列建立海冰變化與沉積有機碳埋藏之間的聯(lián)系。近年來，一種新的海冰硅藻指示物——C25支鏈烯烴標志物（IP25）被提出可用于古海冰重建[103,133]。但是，在應用上述指標重建古海冰時還應考慮不同的流域氣候條件（徑流輸入、源巖特征和凍土）對近海顆粒有機碳總有機質的輸入和性質的影響[120]。如相比亞歐陸架西部地區(qū)的鄂畢河和葉尼塞河，東部地區(qū)的勒拿河、因迪吉爾卡河和科累馬河流域氣候偏干旱、廣泛發(fā)育連續(xù)的凍土沉積，使其輸入的陸源顆粒有機碳的年齡更老而降解程度較小[134]。

在全球氣候快速變化背景下，北極陸架不同海區(qū)對不同氣候因素的響應可能各不相同，這直接影響著不同時間尺度有機碳的沉積埋藏過程。近幾十年來北極地區(qū)的快速變化主要表現(xiàn)為夏季海冰覆蓋面積減退、海水溫度升高、徑流加大，凍土退化和初級生產(chǎn)力提高等[13,52,66,135]。這些因素通過對浮游植物群落結構和生產(chǎn)力的影響，改變著海源有機碳的輸入和埋藏，也同時顯著改變著陸源有機碳的輸入和組成，對有機碳埋藏及保存降解都帶來直接的影響[136]。隨著全球變暖、海冰消退，該區(qū)碳的源—匯過程及環(huán)境效應正發(fā)生著改變。海冰融化加劇、陸源有機質和營養(yǎng)鹽輸入增加，促進“生物泵”運轉，改變了海洋浮游植物生產(chǎn)力和群落結構[136]；徑流輸入以及永久凍土融化導致陸源有機質輸入與埋藏顯著變化[127]，這些都改變著原有沉積有機碳庫的構成，對陸架碳的源—匯格局有重要影響[18,73]。研究顯示，與海冰消融相關的初級生產(chǎn)量可高達60%以上[13]；海冰的提前融化可引起浮游植物（如冰藻）的勃發(fā)，提高了沉積碳輸出通量[13,132]，并改變海洋浮游植物群落結構和有機碳的來源[136-137]。作為全球高生產(chǎn)力的海區(qū)，楚科奇海具有很高的有機碳埋藏保存效率，同時也是北冰洋海冰變化最為顯著的地區(qū)之一[138]，近幾十年來海冰融化使得該區(qū)有機碳循環(huán)正發(fā)生著變化[139]。

凍土退化日益加劇不僅引起甲烷等溫室氣體直接排放，而且會導致封存其中的陸源有機碳加速釋放，并被微生物利用而快速進入現(xiàn)代碳循環(huán)過程[140]。不同的周邊流域環(huán)境導致陸源有機碳輸出類型多樣，比如河流主要影響表層土壤有機碳（相對年輕）輸出，而凍土老碳的釋放則主要與凍土發(fā)育狀態(tài)、水文條件和熱喀斯特侵蝕作用有關[123]。在此背景下，通過河流或海岸侵蝕釋放的陸源有機碳通量將不斷升高，組成也顯著變化[123,131]。而受控于區(qū)域水文循環(huán)過程，俄羅斯北極陸架由河流和海岸侵蝕向海輸送了大量的凍土老碳[131]。綜上所述，這些近期變化不僅會影響北極地區(qū)有機碳庫的平衡和穩(wěn)定，也對未來氣候變化的影響帶來一定的不確定性[18]。

末次冰消期以來，隨全球升溫而導致的海冰快速消融的現(xiàn)象與現(xiàn)今類似，但是有關快速氣候變化對北極東西伯利亞陸架碳循環(huán)的影響的研究僅僅局限在個例。冰期過程形成的凍土沉積碳（yedoma）具有較高活性，將在較短的時期（百年內(nèi)）以CO2形式快速重新參與碳循環(huán)，這對全球變暖的進程起到顯著促進作用[140-141]；但從更長時間尺度看，這些陸源沉積有機碳的遷移和再埋藏或成為全新世以來大氣CO2的重要匯[125]。相比于陸地苔原凍土，海底凍土更加敏感和脆弱，現(xiàn)今已有分別超過80%和50%的東西伯利亞海的底層和表層水體甲烷處于過飽和狀態(tài)，其融化將導致海底甲烷大量泄漏并直接釋放到大氣中[17,68]，在地質歷史時期，這類海底甲烷的釋放可能與快速氣候環(huán)境變化有密切關系[142]，但尚需進一步研究證實?？梢姡@些碳的生物地球化學過程及其與氣候環(huán)境的作用機制對北極地區(qū)變暖及其未來狀態(tài)發(fā)展具有不可忽視的影響。Keskitalo 等針對全新世以來凍土沉積碳的輸入和埋藏研究發(fā)現(xiàn)，在西伯利亞陸架早全新世（9.5～8.2 ka B.P.）陸源凍土沉積碳的輸入顯著高于其他時期，推測這可能跟全新世早期氣候變暖和海平面上升有密切關系，而海岸侵蝕作用對此起了重要作用[143]。Stein 等則通過浮游植物生物標志物記錄結合礦物指標記錄定性地總結該區(qū)域全新世初級生產(chǎn)力的變化及其對海冰變化的響應[33]。

總之，末次冰消期以來東北陸架在快速氣候變化中碳的生物地球化學過程的響應機制還不清楚，有待深入研究。如何在陸架定量估算長時間尺度不同來源有機碳貢獻并確定其與海冰和沉積環(huán)境的關系?地質歷史時期海底甲烷釋放與古氣候環(huán)境的作用機制如何?這些問題的解決將會大大促進對地質歷史上氣候快速變化時期北冰洋碳匯作用的認識。

2.4 快速氣候變化事件與陸架環(huán)境響應

自20 世紀80—90 年代開始，國內(nèi)外研究人員對末次冰消期以來百年—千年尺度的氣候快速變化給予了很大關注[144-147]。研究者逐漸認識到末次冰期氣候系統(tǒng)非常不穩(wěn)定且具有全球性[148]，而且進入全新世這類快速波動同樣存在[149]。在末次冰消期全球變暖的背景下，氣候表現(xiàn)為快速變化的顯著特征，溫度回升不穩(wěn)定、呈波動式變化，主要表現(xiàn)為經(jīng)歷了一系列百年—千年尺度的氣候快速變化事件，如B?lling/Aller?d 暖期、Heinrich 1 和Younger Dryas 時期快速變冷、全新世大暖期（Holocene Thermal Maximum）、8.2 ka 冷期、中世紀暖期等不同時間尺度、波動式的氣候冷暖突變事件。這些高頻、不穩(wěn)定的氣候冷暖快速變化過程在冰芯和世界其他地區(qū)沉積物中都有過明顯表現(xiàn)和響應[150-153]。一般認為末次冰消期氣候波動是地球氣候系統(tǒng)內(nèi)部相互作用的結果，但機制尚不清楚，不同地區(qū)的記錄響應與北半球高緯地區(qū)氣候變化的關系仍不太明確[39,154]。

作為全球最寬廣的陸架，北極陸架的巨厚沉積物比周圍的深海盆地具有更高的沉積速率（全新世沉積速率為10～300 cm·ka-1[32]），因而記錄了海平面上升以來高分辨率的氣候環(huán)境變化信息，而陸架沉積速率存在顯著的時空差異。末次冰消期以來，海冰逐漸成為聯(lián)系陸地—海洋—大氣—生物圈相互作用的關鍵因素[32]。關于陸架對快速氣候變化的響應，目前認為冰后期主要存在2 種模式：一種是受太陽輻射、海平面和氣候冷暖變化影響的千年尺度變化，另一種則是中晚全新世后出現(xiàn)的百年尺度高頻變異[33,42,145,149]。后者這類獨立于千年尺度的海冰短期快速振蕩波動（約200 a）在高海面以來變得更加明顯，這可能與太陽活動和水團作用有關[33,155-156]，對沉積物質輸運也有直接影響[33]，但這些變化在末次冰消期海平面快速上升時期是如何響應的尚不清楚。從末次冰消期到全新世以來，高緯地區(qū)氣候快速變化和非線性控制機制受到較多關注，例如研究發(fā)現(xiàn)北大西洋濤動（North Atlantic Oscillation，NAO）會影響北大西洋經(jīng)向環(huán)流從低緯向北極地區(qū)的熱量輸運，進而對北極以及亞北極地區(qū)造成顯著影響[45]；而北半球“大氣橋”會對高緯海區(qū)的表層溫度造成區(qū)域異質性，在時間尺度上表現(xiàn)為非線性以及突變性特征[44-45]。同時，北極陸架環(huán)境變化也會反過來對末次冰消期以來的快速氣候變化產(chǎn)生影響。如全新世東西伯利亞陸架的逐漸淹沒會通過?！懽饔脺p弱極地渦旋，并經(jīng)過一系列負反饋作用減少北極海冰向北大西洋的輸出，從而減弱大西洋經(jīng)向環(huán)流，導致北歐變冷[157]。東西伯利亞陸架的淹沒和陸源淡水的注入使北極海冰面積的擴大，導致地表反射率增大，這一過程可能放大了中全新世以來北大西洋的降溫幅度[158]。

迄今為止，我國在北極東北陸架氣候環(huán)境快速變化的記錄方面只開展了少許工作。部分學者基于我國歷次北極科學考察對楚科奇海陸架邊緣地區(qū)的沉積記錄及其晚第四紀以來古氣候古海洋的意義開展了研究[159-162]，主要涉及楚科奇海陸坡海盆沉積環(huán)境、冰筏碎屑、冰期/間冰期的大西洋水團的影響、海冰過程及生產(chǎn)力和有機碳保存等方面，對于其他陸架沉積記錄研究則還基本未涉及。

3 問題與展望

3.1 主要問題

盡管迄今已開展了許多圍繞北極東北陸架的快速變化研究工作，但研究程度仍非常薄弱。主要存在4 個問題。

1）尚未對東北陸架末次冰消期以來的快速氣候變化和環(huán)境效應開展系統(tǒng)的研究。東北陸架區(qū)不同海區(qū)的沉積環(huán)境、物質輸入和古氣候古環(huán)境演化具有顯著的區(qū)域差異，但已有研究非常有限。東西伯利亞海是北極陸架面積最大的海區(qū)，拉普捷夫海是海冰生產(chǎn)源區(qū)（“海冰工廠”）和受陸源輸入影響強烈的海域，楚科奇海則是連接北太平洋和北冰洋的主要通道，這3 個相互連接的地區(qū)是北極地區(qū)對全球變化響應最敏感的區(qū)域，其各自環(huán)境變化的控制因素又不盡相同，需要進一步深入研究。

2）尚未從指標觀測記錄和數(shù)值模擬相結合的角度研究末次冰消期以來的北極東北陸架海冰快速變化的驅動機制。受限于研究條件，前期的研究很少利用觀測記錄與數(shù)值模擬相結合的方式揭示海冰快速退化的歸因，從而限制了對海冰變化過程中的自然變化與人類影響相對貢獻的區(qū)分。據(jù)沉積記錄反演的海冰退化過程既可以對應于海冰密集度減少，又可以理解為海冰覆蓋時間縮短；而這對揭示海洋沉積環(huán)境、物源輸運起著決定性的作用。因此，在涉及“氣候控制機制”理解上存在不確定性，需要與數(shù)值模擬結合起來才能揭示出明確的原因。

3）缺乏將沉積作用、動力環(huán)境和海冰過程等邊界條件與海區(qū)生物地球化學過程及生態(tài)系統(tǒng)演變進行聯(lián)系和銜接。冰消期以來北極陸架的沉積環(huán)境及其與周邊海洋、陸地的相互作用從過去到現(xiàn)在都在發(fā)生復雜的變化，但前期對這些的研究方法相對單一，缺乏多學科交叉研究。例如，目前仍然不清楚海岸侵蝕作用對于陸源輸入和初級生產(chǎn)力等過程的影響程度，尤其是在末次冰消期海面快速上升的階段；而陸架沉積環(huán)境、海洋環(huán)流、海冰過程等與生物地球過程（如生產(chǎn)力、甲烷釋放）之間的作用機制如何?目前這些問題也都沒有答案。

4）缺乏對比研究較長時間尺度氣候快速變化及其環(huán)境效應。當前的海冰退化是近千年來最為嚴重的一次，但目前仍然不清楚這種情況在末次冰消期以來氣候快速變化（尤其暖期）背景下是如何表現(xiàn)及影響的。末次冰消期海平面上升以來北極陸架沉積環(huán)境、海冰、海洋過程及相關生物地球化學過程可能存在不同時間尺度（百年—千年）的演化特征和響應模式，而要認識快速氣候變化下的不同情景模式與環(huán)境效應，需要立足于更長的地質歷史背景，從古今結合的視角，綜合對比研究陸架氣候環(huán)境演化的歷史及控制因素。

3.2 展 望

1）發(fā)起大型國際合作計劃。北極快速氣候變化及其環(huán)境效應受到眾多因素的影響，北極東北陸架的環(huán)境變化又與北冰洋的整體變化密切相關。而北極東北陸架地域上主要位于北極各國的管轄海域，涉及眾多學科協(xié)作研究，因此亟需發(fā)起一個以北極陸架快速氣候變化為主題的大型國際合作計劃開展綜合研究。

2）實現(xiàn)大數(shù)據(jù)驅動的北極陸架快速氣候和環(huán)境變化研究。大數(shù)據(jù)正在成為地球科學研究的一種新思路和新方法，其實質是對海量有效數(shù)據(jù)進行挖掘、進而深入分析和尋求解決問題。北極陸架研究涉及領域多、數(shù)據(jù)量巨大且類型多樣，可以通過廣泛的國際合作建立海量數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)的挖掘和應用，進一步研究北極陸架快速氣候變化的內(nèi)在機理。

3）運用現(xiàn)代觀測—地質記錄—數(shù)值模擬有機結合、多學科多手段交叉的思路開展研究。數(shù)值模擬已成為深入理解北極快速氣候變化內(nèi)在機制和預測未來北極氣候發(fā)展趨勢的重要手段，其準確性一方面依賴于氣候模式本身的設計特征，另一方面也有賴于邊界條件的選取?，F(xiàn)代觀測可以獲得北極近幾十年的大氣環(huán)流、海洋環(huán)流、海洋環(huán)境和海冰變化等信息，為數(shù)值模擬提供高分辨率的邊界條件；而地質記錄則可以將北極氣候變化信息追溯至百年—千年甚至更長時間尺度。將現(xiàn)代觀測和地質記錄與數(shù)值模擬相結合，可以更加全面地在更高的時空分辨率和更長的時間尺度了解北極快速氣候變化的驅動機制，并為預測未來北極快速氣候變化提供重要的手段和方法支撐。

4）開展不同時間尺度北極快速氣候變化及其驅動機制研究。受全球變暖的影響，北極地區(qū)的近地表氣溫以超過全球平均兩倍以上的速度快速上升。由于北極快速氣候變化引起的一系列大氣、冰雪、海洋、陸地、植被等多圈層相互作用間的平衡發(fā)生改變，成為全球氣候變化的放大器和驅動器。北極快速增溫是理解北極快速氣候變化的核心，但是目前對于北極地區(qū)快速升溫的驅動機制仍無定論,不同研究結論之間存在很大的分歧，選擇不受人類活動干擾、可作為“現(xiàn)代氣候相似型”的地質歷史時期典型暖期開展北極快速氣候變化研究，有助于深入理解北極快速氣候變化的特征及驅動機制。

5）加強北極快速氣候變化與東亞及我國環(huán)境變化的關系研究。北極是影響東亞天氣和氣候的關鍵區(qū)域之一。隨著持續(xù)的北極快速增暖和北極海冰快速減少，造成包括我國在內(nèi)的東亞地區(qū)冬季氣候變率以及極端嚴寒事件的發(fā)生概率上升，對我國洪澇、干旱災害頻次和強度的增加和冬季霧霾頻發(fā)有重要影響。因此，未來要加強不同時間尺度北極快速氣候變化機制及其與東亞地區(qū)氣候的聯(lián)系研究，為預測未來全球變暖背景下北極及中緯度東亞地區(qū)氣候的發(fā)展趨勢提供重要科學依據(jù)。同時，隨著全球變暖和北極升溫加劇，“冰上絲綢之路”和北極航道終年開通的可能性受到越來越多的關注，而北極航道的開通將在很大程度上改變世界貿(mào)易格局，因而需要加強北極快速氣候變化對“冰上絲綢之路”影響的研究。