氣候變暖背景下，北極海冰變化機制研究獲新進展

近年來，北極增暖速度是全球平均變暖速率的2-4倍，這對北半球氣候變化產生了重要影響。但目前的研究對于北極海冰變化的物理機制缺乏深入了解，現(xiàn)有模式對北極海冰變化結果預測仍存在較大偏差。中國科學院海洋地質與環(huán)境重點實驗室黃海軍研究團隊通過對衛(wèi)星和再分析資料的分析，從不同時空尺度揭示了北極海冰的變化機制，相關研究成果于近期發(fā)表在國際學術期刊Journal of Climate和JGR-Atmospheres。

研究團隊嘗試從天氣尺度出發(fā)，基于SOM聚類技術獲取了北極水汽輸運空間分布，闡明了中緯度水汽進入北極通道的四個關鍵通道，并進一步揭示了北極海冰對水汽變化的響應過程與具體物理機制。研究發(fā)現(xiàn)，氣旋將增強水汽輸運與匯聚過程，這會引起向下長波輻射和湍熱通量的增加，從而可導致冬季不同海域海冰范圍的顯著減少。該項研究為深入理解北極地區(qū)大氣-海冰-海洋的相互作用機制奠定了基礎 （Liang et al., 2023）。

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(資料圖)

根據(jù)SOM技術獲取的北極向極水汽輸運通道的空間分布 （Liang et al., 2023）

不同通道水汽輸運導致的大氣輻射量異常（DL: downward longwave radiation， NL: Net longwave radiation, LH: Latent heat flux, SH: Latent heat flux, positive for downward direction）

北極海冰消融對不同通道水汽輸運的響應（海冰密集度數(shù)據(jù)源自NSIDC）

另一項研究中，研究團隊從大尺度大氣環(huán)流的角度，深入分析了大氣驅動北極夏季海冰變化的物理機制。研究人員揭示了一種新的大氣環(huán)流模式（Barents—Beaufort Oscillation，BBO）對北極海冰的影響及機理。研究表明，春季時期BBO正相位模式（BBO+）主要通過動力機制對夏季海冰的快速融化產生促進作用。深入分析發(fā)現(xiàn)，中緯度大洋年代際變化（AMO和PDO）相位的更迭，對BBO+極端事件的發(fā)生具有重要的調制作用，這解釋了2000年之后北極春季BBO+頻繁發(fā)生和北極太平洋扇區(qū)的海冰覆蓋加速減少的現(xiàn)象(Bi et al., 2023)。同時，該研究所揭示的夏季海冰消融機制為確定海冰快速減少驅動北冰洋酸化現(xiàn)象提供了佐證。

北極大氣環(huán)流模式（BBO，即EOF分析第三模態(tài)）（a）及其春季（3-5月）指數(shù)的時序變化（b）

BBO處于不同相位時期北極太平洋扇區(qū)海域海冰厚度變化情況

BBO處于不同相位時期對北極海冰的動力學機制。圖示彩色渲染結果為海冰運動引起的聚散和剪切機制差異，即（BBO+）-（BBO-）

以上研究的主要作者為中國科學院海洋所梁鈺博士、黃海軍研究員、畢海波副研究員，中國海洋大學陳顯堯教授，中國極地研究中心雷瑞波研究員。研究得到了國家自然科學基金、科技部重點研發(fā)計劃等項目支持。

文章信息：

[1] Y. Liang, H.Bi*, R. Lei，T. Vihma，and H. Huang (2023). Atmospheric latent energy transport pathways into the Arctic and their connections to sea ice loss during winter over the observational period. Journal of Climate. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-22-0789.1　　

[2] Bi, H., Liang, Y., & Chen, X. (2023). Distinct role of a spring atmospheric circulation mode in the Arctic sea ice decline in summer. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 128, e2022JD037477. https://doi.org/10.1029/2022JD037477

（原標題：海洋所氣候變暖背景下的北極海冰變化機制研究獲新進展）

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