北極圏の大陸化

大西洋化とは、北極における大西洋の水の影響力が増大していることである。より暖かく塩分濃度の高い大西洋の水が、その範囲を北に広げて北極海に達している。^[2]北極海はより暖かく塩分濃度が高くなり、その結果、海氷が消失している。 ^[3]このプロセスは右端の図に見られ、過去50年間の海面温度の変化が示されており、場所によっては最大5度も変化している。この北極の気候の変化は、スカンジナビア半島の北にある浅い棚海であるバレンツ海で最も顕著で、他のどの北極地域よりも速いペースで海氷が消失しており、地域および地球規模の生態系に影響を及ぼしている。

北極海の大部分は、海洋層がはっきりと分かれている。最上部は、氷点近くの温度と約30 psu（実用塩分単位）の淡水と塩分が混ざった層である。^[4]この水は、河川と海氷の融解によって供給される。この淡水の下には、塩分が大幅に増加するが温度は低いままの層、すなわち冷たい塩分躍層がある。この層の下では、温度は深さとともに上昇し、氷点を超える。この温度勾配を保持するこの層は、密度躍層と呼ばれる。^[5]下の水は暖かく塩分が多く、大西洋から大西洋南北循環（AMOC）によって運ばれてくる。この層は表層よりも暖かいが、塩分が多いため、上の水よりも密度が高い。つまり、この層は表層よりも浮力が低い。そのため、冷たい淡水は上部と塩分躍層に浮かび、氷のない状態[ ^7]でも混合が弱くなる傾向があり^[6]、大西洋の水の熱から表面を保護します^[8] 。大西洋の水層の下には、海の底まで広がる北極底層の深い層があります。

北極海に流れ込む大西洋水の影響が増大し、成層が失われると、暖かい大西洋水が表面の淡水と混ざります。下の図に示すように、塩分躍層が弱まり、大西洋水の熱が表面に到達します。この表面水の温暖化により、冬には海氷が後退し、夏には海氷がまったくなくなります。^[9]冬の海氷が失われるということは、夏には表面のより冷たい淡水層が溶けた氷によって補充されることが少なくなり、層間の温度差が小さくなることを意味します。また、海氷が不足すると、海面への風の影響が増大し、層がさらに混ざります。^[10]

モデル予測では、北大西洋から北極圏への輸送量の増加傾向や流入水温の上昇は示されていないため、北極圏の大西洋化は大西洋のプロセスによるものではなく、海氷減少によって増幅された北極圏の大気の強制力によるものだという結論に至る人もいる。^[11]

しかし、観測結果では、流入する大西洋水の温暖化に反応して、バレンツ海南部の冬季の海氷面積から開水域への体制移行がみられることが示されている。^[9]また、観測結果では、大西洋水熱の影響がさらに東のユーラシア海盆東部で増大していることも明らかになっており、近年ではこの地域では大西洋水から表面に向かう熱流が大気の寄与を上回っている。^[12]さらに、この期間に観測された塩分躍層の弱体化は、風による上層海流の増加と一致しており、混合の増加を示している。^[13]

現時点では、大西洋から流入する熱の大部分はバレンツ海内で大気中に失われています。しかし、大気との相互作用の変化により、バレンツ海の温度は上昇すると予想されています。その結果、フランツ・ヨーゼフ諸島とノヴァヤゼムリャ（バレンツ海出口）の間のバレンツ海から流出する水は、2080年には-0.2℃から2.2 ℃まで大幅に温まります。 ^[14]これは、暖かい大西洋の水が北極海にさらに浸透し、最終的にはユーラシア盆地全体に広がり、この地域の海氷の厚さが減少することを示しています。 ${\displaystyle ^{\circ}}$${\displaystyle ^{\circ}}$

北極の気候変動の一環としての北極化は、そこに生息するすべての生物に大きな影響を与える。バレンツ海の温暖化により、植物プランクトンの大発生は毎年ユーラシア海盆のさらに奥へと移動している。典型的な種は1989年と比較して5度北に移動した。^{[15]また、魚類群集は地元の}気候変動のペースで北方に移動しており、このプロセスは北方化と呼ばれる。以前は十分に温暖ではなかった地域に到達する一部の捕食者は、北極の生態系を変化させる。その結果、北極の棚魚は追い出され、北方へと後退している。一部の種にとっては、水深によって選択肢が制限される可能性があり、これが北極海の生物多様性の変化を引き起こすだろう。^[16]この海洋生態系の変化は、北極地域に生息する鳥類や哺乳類の種にも影響を及ぼしている。海鳥、アザラシ、クジラは魚類の個体数に直接依存している。ホッキョクグマのような陸生哺乳類はアザラシを餌として生活しており、また生存のために海氷に大きく依存している。^[17]

北極の気候がいわゆる転換点に向かっているのではないかという懸念が高まっている。これは、臨界点に達すると、システムが別の平衡状態付近に落ち着くことを意味する。北極では、この別の状態は海氷が大幅に減少するか、まったくなくなる状態である可能性がある。^[18]