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(chǎn)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(jié)果預測仍存在較大偏差。中國科學院海洋地質(zhì)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(guān)研究成果于近期發(fā)表在國際學術(shù)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(shù)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(guān)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）。

?

(資料圖)

根據(jù)SOM技術(shù)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(qū)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(chǎn)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(diào)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(qū)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(jié)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）

關(guān)鍵詞：