研究揭示大气水汽和能量输运引起北极海冰减少的机制

近日，中国科学院海洋研究所研究员黄海军课题组研究人员在北极海冰减少机制研究方面取得进展，揭示了大气水汽和能量输运引起海冰减少的具体物理过程。大气水汽和能量输送对北极气候起重要作用，向极能量和水汽传输的变化会通过多种机制对北极海冰的年际变化和长期趋势产生显著影响。

多源卫星遥感观测数据表明，2020年7月北极海冰范围（SIE）出现卫星观测以来（1979-）的极小值7.29×10⁶ km²，海冰覆盖显著减少主要发生在欧亚大陆附近的边缘海，包括喀拉海、拉普捷夫海和东西伯利亚海。基于模式数据和气象再分析资料，研究人员发现，2020年春季（4-6月份）大量水汽和能量由欧亚大陆通过喀拉海附近进入北极，并在海冰衰退区域汇聚，造成局部区域大气温度升高、水汽含量增多，加强了温室效应，进而导致上述海域向下长波辐射和湍流通量增加，融冰期提前开始。海冰融化开始后，激发了反照率正反馈机制，促进研究区域海冰覆盖范围的进一步减少。深入分析表明，2020年春季异常高的大气水汽和能量输入北极主要由特定的大尺度大气环流模态控制，此外，气旋活动对大气水汽和能量输送也发挥了重要作用。总体而言，2020年春季观测到气旋的典型轨迹与总能量和水汽输送的路径十分吻合，研究区域附近更多、更强的气旋活动可能加强海冰漂移的气旋异常，有利于裂隙、冰间湖的形成，促进反照率正反馈机制。该研究对大气水汽和能量输送对海冰变化的调控作用和内部机制具有启示，有助于加深气候变暖背景下对北极地区大气-海冰相互作用机制的理解。

相关研究成果在线发表在The Cryosphere上。

2020年春季（4-6月）平均的经向（a）水汽通量和（b）总能量输送的异常值以及（c）研究区域气温异常场的垂向分布图 (Liang et al., 2022)

2020年春季（4-6月）（a）SLP异常场以及（b）大气水汽和能量路径附近气旋活动的轨迹（细线）及两个典型轨迹（粗线），红点表示气旋生产，黑点表示气旋消亡 (Liang et al., 2022)