โพลินยา ( / p ə ˈ l ɪ n j ə / ) คือพื้นที่น้ำเปิดที่ล้อมรอบด้วยน้ำแข็งทะเล^{[ 1 ]}ปัจจุบันใช้เป็นคำทางภูมิศาสตร์สำหรับพื้นที่น้ำทะเลที่ไม่แข็งตัวภายในน้ำแข็งแพหรือน้ำแข็งคงที่ ที่อยู่ติดกัน เป็นคำยืมจากคำภาษารัสเซีย ว่า โพลิ นยา ( полынья ; IPA: [pəɫɨˈnʲja] ) ซึ่งหมายถึงรูน้ำแข็งตามธรรมชาติ และถูกนำมาใช้ในศตวรรษที่ 19 โดยนักสำรวจขั้วโลกเพื่ออธิบายส่วนของทะเลที่สามารถเดินเรือได้^{[ 2 ] [ 3 ]}

โพลินยาแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก ได้แก่ โพลินยาชายฝั่ง ซึ่งพบได้ตลอดทั้งปีใกล้ ชายฝั่ง แอนตาร์กติกาและอาร์กติกและส่วนใหญ่เกิดจากลมแรงที่พัดน้ำแข็งออกจากชายฝั่ง และโพลินยาในทะเลเปิด ซึ่งอาจพบได้บ้างประปรายในบริเวณกลางแผ่นน้ำแข็งในบางพื้นที่ โดยเฉพาะรอบ ๆ แอนตาร์กติกา โดยทั่วไปแล้วพื้นที่เหล่านี้จะถูกกำหนดโดยพลวัตของมหาสมุทรบางประการ

หนึ่งในโพลินยากลางทะเลที่มีชื่อเสียงที่สุดคือโพลินยาเวดเดลล์หรือที่รู้จักกันในชื่อโพลินยาโมดไรส์^{[ 4 ]}ซึ่งเกิดขึ้นในทะเลลาซาเรฟเหนือภูเขาใต้ทะเลโมดไรส์ พบเห็นครั้งแรกในเดือนกันยายน พ.ศ. 2516 คงอยู่ตลอดฤดูหนาวหลายปี (พ.ศ. 2517–2519) และเพิ่งปรากฏอีกครั้งในเดือนกันยายน พ.ศ. 2560 ^{[ 5 ]}

โพลินยาชายฝั่งเกิดขึ้นจากสองกระบวนการหลัก:

• โพลินยาที่มีอุณหภูมิสัมผัสได้นั้นเกิดจากกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ และโดยทั่วไปจะเกิดขึ้นเมื่อน้ำอุ่นที่ผุดขึ้นมาจากใต้ทะเลทำให้อุณหภูมิผิวน้ำอยู่ที่หรือสูงกว่าจุดเยือกแข็งซึ่งจะช่วยลดการเกิดน้ำแข็งและอาจหยุดการเกิดน้ำแข็งได้โดยสิ้นเชิง
• โพลินยาความร้อนแฝงเกิดขึ้นจากการกระทำของลมคาตาบาติกซึ่งทำหน้าที่ผลักดันน้ำแข็งออกจากขอบเขตคงที่ เช่นชายฝั่งน้ำแข็งที่ยึดติดหรือสะพานน้ำแข็ง โพลินยาเริ่มก่อตัวขึ้นเมื่อ แพน้ำแข็งปีแรกถูกผลักดันออกจากชายฝั่ง ทำให้เกิดพื้นที่น้ำเปิดซึ่งมีการก่อตัวของน้ำแข็งใหม่ น้ำแข็งใหม่นี้จะถูกพัดไปตามลมไปยังแพน้ำแข็งปีแรก เมื่อถึงแพน้ำแข็ง น้ำแข็งใหม่จะรวมตัวกันบนแพน้ำแข็ง กระบวนการนี้ดำเนินต่อไปเรื่อยๆ โพลินยาความร้อนแฝงจึงเป็นแหล่งผลิตน้ำแข็งทะเลที่สำคัญในแอนตาร์กติกา^{[ 6 ]}

บริเวณโพลินยาที่มีความร้อนแฝงเป็นพื้นที่ที่มีการสร้างน้ำแข็งสูง และดังนั้นจึงอาจเป็นแหล่งกำเนิดน้ำหนาแน่นในทั้งสองเขตขั้วโลก อัตราการสร้างน้ำแข็งที่สูงภายในโพลินยาเหล่านี้ทำให้เกิด การปล่อยน้ำเค็มจำนวนมากสู่ผิวน้ำ จากนั้นน้ำเค็มนี้ก็จะจมลง ยังคงเป็นคำถามที่เปิดกว้างว่าโพลินยาในอาร์กติกสามารถผลิตน้ำหนาแน่นได้มากพอที่จะเป็นส่วนสำคัญของน้ำหนาแน่นที่จำเป็นต่อการขับเคลื่อนการไหลเวียนของกระแสน้ำตามอุณหภูมิและ ความเค็มหรือ ไม่

โพลินยากลางทะเลเกิดขึ้นเมื่อสภาวะบรรยากาศเฉพาะเกิดขึ้นเหนือพื้นที่ทางสมุทรศาสตร์ที่มีเงื่อนไข สภาวะบรรยากาศดังกล่าวควรเอื้อต่อการเคลื่อนตัวของน้ำแข็งในทิศทางตรงกันข้ามเพื่อเปิดแผ่นน้ำแข็งพายุไซโคลนขั้วโลกเป็นตัวกระตุ้นบรรยากาศทั่วไปสำหรับการเกิดโพลินยากลางทะเล เนื่องจากลมไซโคลนจะผลักน้ำแข็งไปในทิศทางตรงกันข้ามออกจากศูนย์กลางของพายุไซโคลน^{[ 7 ]}นอกจากนี้ แนวปะทะอากาศเย็น ซึ่งมีกระแสลมสองทิศทางตรงกันข้ามกัน ก็เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการสร้างโพลินยากลางทะเล

น้ำก้นมหาสมุทรแอนตาร์กติก (AABW) คือน้ำที่มีความหนาแน่นสูงและมีความเค็มสูงซึ่งอยู่ในชั้นน้ำลึกของมหาสมุทรใต้มีบทบาทสำคัญในการหมุนเวียนน้ำทั่วโลก^{[ 8 ]}โพลินยาชายฝั่ง (โพลินยาความร้อนแฝง) เป็นแหล่งกำเนิดของ AABW เนื่องจากการปล่อยน้ำเค็มในระหว่างการก่อตัวของน้ำแข็งทะเลที่โพลินยาเหล่านี้จะเพิ่มความเค็มของน้ำทะเล ซึ่งจากนั้นจะจมลงสู่ก้นมหาสมุทรเป็น AABW ^{[ 9 ] [ 10 ]}โพลินยาแอนตาร์กติกเกิดขึ้นเมื่อมวลน้ำแข็งแยกตัวออกจากชายฝั่งและเคลื่อนตัวออกไปในทิศทางลม ทำให้เกิดพื้นที่เปิดโล่งของน้ำทะเลซึ่งต่อมาจะแข็งตัวเป็นน้ำแข็งพร้อมกับการปล่อยน้ำเค็มเพื่อก่อตัวเป็นมวลน้ำแข็งอีกก้อนหนึ่ง^{[ 10 ]}

โพลินยาบางแห่ง เช่นโพลินยาน้ำเหนือระหว่างแคนาดาและกรีนแลนด์เกิดขึ้นตามฤดูกาลในเวลาและสถานที่เดียวกันทุกปี เนื่องจากสัตว์สามารถปรับกลยุทธ์การดำรงชีวิตให้เข้ากับความสม่ำเสมอนี้ได้ โพลินยาประเภทนี้จึงมีความสำคัญเป็นพิเศษต่อการวิจัยทางนิเวศวิทยา ในฤดูหนาว สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในทะเลเช่นวอลรัส นาร์วาฬและเบลูกาที่ไม่อพยพไปทางใต้จะยังคงอยู่ที่นั่น หมีขั้วโลกเป็นที่รู้จักกันดีว่าสามารถว่ายน้ำได้ไกลถึง 65 กิโลเมตร (35 ไมล์ทะเล) ข้ามผืนน้ำเปิดของโพลินยา^{[ 11 ]}

การมีน้ำเปิดในบริเวณที่ปกคลุมด้วยน้ำแข็งสามารถส่งผลให้เกิดการแพร่กระจายของสาหร่ายทะเล เฉพาะ ที่ ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าการแพร่กระจายของโพลินยา^{[ 12 ]}แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วจะพบชุมชนสาหร่ายอยู่ใต้น้ำแข็งทะเลดังที่เห็นได้จากสาหร่ายน้ำแข็งแต่อัตราการเจริญเติบโตของแพลงก์ตอนพืชจะสูงกว่ามากในน้ำเปิดของโพลินยา^{[ 13 ]}ปัจจัยหลักที่ขับเคลื่อนการแพร่กระจายของโพลินยาคือแสงแดดและสารอาหาร โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การไม่มีน้ำแข็งทะเลทำให้แสง ซึ่งเป็นองค์ประกอบที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์แสงสามารถส่องลงไปในน้ำได้ลึกขึ้นและทำให้แพลงก์ตอนพืชเจริญเติบโตได้สูงกว่าในบริเวณน้ำที่ปกคลุมด้วยน้ำแข็งโดยรอบ^{[ 12 ]}นอกจากนี้ การก่อตัวของโพลินยามักเกี่ยวข้องกับการไหลขึ้นของน้ำซึ่งเป็นกระบวนการที่ขนส่งน้ำที่อุดมไปด้วยสารอาหารจากก้นมหาสมุทรขึ้นสู่ผิวน้ำ^{[ 14 ]}การไหลเข้าของสารอาหารนี้ควบคู่กับระดับแสงที่เพิ่มขึ้นมักส่งผลให้เกิดการแพร่กระจายของโพลินยา^{[ 12 ]}

โดยทั่วไปแล้ว บริเวณน้ำเปิดมักมีผลผลิตทางชีวภาพสูงกว่าเนื่องจากมีแพลงก์ตอนพืชมากกว่าน้ำโดยรอบ^{[ 15 ]}ดังนั้น เนื่องจากบทบาทของผู้ผลิตขั้นต้นที่เป็นรากฐานของห่วงโซ่อาหารทางทะเลบริเวณน้ำเปิดจึงเป็นแหล่งอาหารที่สำคัญสำหรับสิ่งมีชีวิตหลากหลายชนิด เช่น ปลา นก และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในทะเล^{[ 15 ]}ตัวอย่างความสำคัญของบริเวณน้ำเปิดต่อชุมชนขั้วโลกมีดังต่อไปนี้

• พบว่าอัตราการตายของแมวน้ำเพิ่มสูงขึ้นในช่วงหลายปีที่ทะเลรอสส์โพลินยาไม่ได้เปิด^{[ 12 ]}
• ในแอนตาร์กติกาตะวันออก ร้อยละ 91 ของ อาณานิคม นกเพนกวินอะเดลีเชื่อมโยงกับโพลินยาชายฝั่ง ซึ่งขนาดของโพลินยามักสัมพันธ์กับขนาดของอาณานิคม^{[ 15 ]}
• การมีอยู่ของโพลินยาในอ่าวแมคมูร์โดทำให้เกิดพื้นที่ปลอดน้ำแข็งที่นกเพนกวินสามารถหาอาหารได้ ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อการอยู่รอดของอาณานิคมนกเพนกวินเคป รอยด์ ส ^{[ 16 ]}
• การขนส่งคาร์บอนลงสู่พื้นทะเล (ในรูปของหิมะทะเล ) จากผิวน้ำไปยังพื้นทะเลที่เกี่ยวข้องกับการเกิดโพลินยาจะให้สารอาหารที่จำเป็นต่อการรักษาชุมชนเบนทิกที่ อุดมสมบูรณ์ ^{[ 17 ]}

นอกจากนี้ โพลินยา (Polynya) ยังเป็นแหล่งสนับสนุนประชากรมนุษย์มาตลอดประวัติศาสตร์ ตัวอย่างเช่นโพลินยาเหนือน้ำ (North Water Polynya)ซึ่งเป็นโพลินยาอาร์กติกที่ใหญ่ที่สุดและอุดมสมบูรณ์ทางชีวภาพมากที่สุด ทำหน้าที่เป็นแหล่งอาหารที่สำคัญในภูมิภาคที่แห้งแล้ง ทำให้ชุมชนมนุษย์ในละติจูดสูงในภูมิภาคนี้สามารถดำรงอยู่ได้เป็นเวลาหลายพันปี^{[ 18 ]}อาจเป็นก้าวแรกสำหรับผู้ตั้งถิ่นฐานดั้งเดิมของกรีนแลนด์ขณะที่พวกเขาเดินทางผ่านสิ่งที่ปัจจุบันคือแคนาดาตอนเหนือเมื่อ 4500 ปีก่อน^{[ 18 ]}นอกจากนี้ยังมีข้อบ่งชี้ว่าโพลินยาเหนือน้ำได้ช่วยเหลือชาวทูเลชาวอินูอิตชาวนอร์สและนักสำรวจชาวตะวันตกมาตลอดประวัติศาสตร์^{[ 18 ] ปัจจุบัน โพลินยาเหนือน้ำทำให้เมืองที่ อยู่}เหนือสุดของกรีนแลนด์ เช่นQaanaaq , Qeqertat , SavissivikและSiorapaluk สามารถดำรงอยู่ได้ ^{[ 19} ]

เมื่อเรือดำน้ำของกองทัพเรือสหรัฐฯ ออกสำรวจขั้วโลกเหนือในช่วงทศวรรษ 1950 และ 1960 มีความกังวลอย่างมากเกี่ยวกับการโผล่ขึ้นสู่ผิวน้ำผ่านแผ่นน้ำแข็ง หนา ของมหาสมุทรอาร์กติก ในปี 1962 ทั้งเรือUSS SkateและUSS Seadragonโผล่ขึ้นสู่ผิวน้ำในบริเวณน้ำเปิดขนาดใหญ่ใกล้ขั้วโลกเหนือซึ่งเป็นการนัดพบกันครั้งแรกของกองเรือแอตแลนติกของสหรัฐฯและกองเรือแปซิฟิกของสหรัฐฯ^{[ 20 ]}

• ตะกั่ว (น้ำแข็งทะเล)

• Francis, Diana; Eayrs, Clare; Cuesta, Juan; Holland, David (24 เมษายน 2019), "พายุหมุนขั้วโลกที่เป็นต้นกำเนิดของการเกิดใหม่ของ Maud Rise Polynya ในฤดูหนาวของซีกโลกใต้ปี 2017 (NOW)" , Journal of Geophysical Research: Atmospheres , 124 (10): 5251– 5267, Bibcode : 2019JGRD..124.5251F , doi : 10.1029/2019JD030618
• โครงการศึกษาพื้นที่เปิดโล่งในทะเลเปิดทางตอนเหนือของน่านน้ำ (International North Water Polynya Study - NOW)ที่Wayback Machine (เก็บถาวรเมื่อวันที่ 11 กุมภาพันธ์ 2552)
• บริเวณโพลินยาทางตอนเหนือของอะแลสกาใน มุมมองจาก NASA Earth Observatory