潮汐强迫对北极沿岸冰间湖（Storfjorden冰间湖）海冰形成与盐释放的影响机制研究

北极冰间湖作为海冰工厂和致密水形成的关键区域，其动态机制对全球海洋热盐环流具有深远影响。本研究通过建立一维潮汐-海冰漂移耦合模型，量化了Storfjorden冰间湖半日潮周期内潮汐流对海冰生产的贡献。结果表明：潮汐作用可使冰厚10-50 cm区域额外开放1.60-1.95 km，冬季平均增加0.3%开放水域面积、2.7%冰产量（0.66 km3）和1.2%盐释放（12.9 Mt）。该研究揭示了近惯性共振区潮汐流削弱冰盖的关键作用，为理解北极变薄海冰背景下潮汐-海冰相互作用提供了新见解。

　　

在北极广袤的冰封海域中，散布着被称为冰间湖（polynya）的神秘开放水域。这些"海冰工厂"不仅是海洋与大气热量交换的热点区域，更是驱动全球海洋循环的致密水（dense water）生产基地。位于斯瓦尔巴群岛东南部的Storfjorden冰间湖，每年冬季可生产30-50 km³海冰，其形成的盐水增强陆架水（BSW）贡献了北极冰间湖3%-20%的致密水产量。然而，传统研究多关注风场对冰间湖的调控作用，对潮汐动力学的认知仍存在显著空白。

随着北极"大西洋化（Atlantification）"进程加速，海冰持续变薄使得潮汐作用日益凸显。挪威极地研究所的研究团队在《Arctic Science》发表的最新研究，首次建立了包含潮汐强迫的一维冰间湖模型。通过整合国际极年（IPY）观测数据、Freemansundet湍流测量和Bergen海洋模型（BOM）模拟，研究人员量化了潮汐对Storfjorden冰间湖海冰生产和盐释放的贡献。

关键技术方法包括：1）基于AQUADopp海流计和微猫（Microcat）温盐仪的锚系观测获取潮汐椭圆参数；2）通过湍流仪器集群（TIC）测量冰-水界面拖曳系数C_w；3）利用MODIS卫星影像验证潮汐冰漂移模型；4）将线性化潮汐强迫项嵌入Haarpaintner-Skogseth冰间湖模型。

【水团转化与潮汐流】
水文时间序列显示，2007/2008冬季B2站位（51m深度）在11月底达到冰点后，盐度持续上升证实了卤素对流过程。BOM模型再现了M₂分潮在Freemansundet入口的顺时针旋转椭圆（55 cm/s），其空间分布与实测数据吻合（R²>0.7）。

【潮汐冰漂移的物理机制】
建立的线性拖曳模型揭示：当潮汐流呈顺时针旋转（CW）时，在惯性频率f≈M₂频率ω的临界纬度附近（74.5°N），10-50 cm薄冰的漂移幅度可达1.95-1.60 km。模型敏感性分析表明，椭圆偏心率（ecc）接近1时，潮汐强迫效率最高，这与Freemansundet实测的CW旋转椭圆（ecc=0.87）特性一致。

【潮汐对冰生产的增强效应】
1997/1998-2001/2002五个冬季的模拟显示，潮汐使开放水域面积平均增加0.3%，其中低活动年份（1997/1998）的增幅最显著——冰产量提升4%（0.8 km³），盐释放增加2%（1.9×10¹⁰ kg）。相反，高活动年份（2001/2002）因强风主导，潮汐贡献降至1.8%。

【卫星观测验证】
2008年4月25日MODIS影像捕捉到弱风条件下，潮汐流导致冰缘后退2.3 km，与模型预测的2.7 km偏差在合理范围。应力平衡计算证实，当风速<5 m/s时，0.2 m/s的潮汐流即可主导冰运动。

这项研究开创性地揭示了潮汐-惯性共振对北极沿岸冰间湖的调控机制。在Atlantification背景下，变薄的海冰将放大潮汐效应：冬季冻结期，潮汐可延缓冰间湖闭合；而暖季则加速冰盖消融。该成果为改进北极海冰-海洋耦合模型提供了关键参数，对预测北大西洋深层水形成通量具有重要科学价值。正如研究者指出："潮汐就像隐藏的冰间湖工程师，在风平浪静时维系着海冰工厂的运转"。未来需重点关注临界纬度区潮汐混合对冰-气热交换的调制作用，以及大西洋水入侵对BSW密度特征的长期影响。