帖子:破译南极海冰范围的兴衰

的北极海冰大幅下降近几十年来已经成为其中一个最持久的图像的地球气候变暖。然而,与此同时,在地球的南极海冰变化也不太清楚。

南极海冰范围逐渐增加在大部分的卫星记录(1979年至今),连续达到纪录高点2012 - 14所示。然而,2016年开始的海冰覆盖下降最为明显观察到。在接下来的三年中,南极海冰的急剧下降相当于30年的北极海冰损失。

这些波动了政府间气候变化专门委员会(IPCC)结论在其2019年的特别报道南极海冰范围的海洋和冰冻圈“总的来说没有统计上显著的趋势”,由于“对比区域信号和年际变化大”。

我们的角度来看,在出版自然地球科学biwei6868,借鉴最新研究探讨最近大幅亏损南极海冰覆盖了关于过程控制在该地区的海冰。

我们发现的迅速和意想不到的海冰减少主要是由于异常的西风减弱环绕南极大陆。

当海冰似乎反弹,覆盖率仍远低于2014年的纪录高点。海冰覆盖本地区显然是容易快速变化。然而,如果我们要项目未来的变化准确,我们需要精确的流程都远近影响南极洲周围的风。

海冰变化

南极海冰的年度波动是一个最大的季节性变化对地球表面覆盖。它有巨大的连锁反应全球的气候和海洋生态系统。

冬天,南极洲规模成倍地增加15平方公里海洋冻结(平方公里)。虽然北极大陆包围着你,限制季节性海冰生长,南极是一英里又一英里的水包围着,海冰形成。

然而,由于在南极海冰利差降低,温暖的纬度,少会生存在夏季随着气温升高。平均而言,只有15%左右南极海冰的持续时间从一年到下一个,不像北极的40%左右。你可以看到下面的地图,显示南极海冰范围在2020年冬季最大(左)和2021年夏季最小(右)。

这种年际变化意味着南极海冰厚度不大,持续多年。这也意味着海冰范围更有可能大幅改变从一个十年。

下面的图表显示了年均南极海冰范围波动通过卫星记录。

流程远近形状的冰

海冰形成的大气和海洋之间的接口。它生长或融化多少取决于它们之间的交互。海冰表面风可以吹,给该地区带来温暖或冷的空气由大规模的大气环流控制。同时,上层海洋热转移和深海之间的气氛。

下图强调南极洲周围的不同的力量在起作用。称为“咆哮的40年代”,“愤怒的50年代”,或“尖叫60年代”——根据纬度——就是环绕南极大陆的西风(黑色箭头所示)定期加强或削弱通过一个称为循环模式南部年度模式(山姆)。

加强西风带有“two-timescale在海冰覆盖”效应。更强的风最初驱动海冰扩张推动海冰从南极大陆带来寒冷,表层海水向北,然后冻结。但是,几十年来,这增加了北方交通带来温暖,深海海域海冰融化的表面,导致减少在长期(小红箭头)。

的环极流西风带打断了zonal-wave-number三种模式。顾名思义,这是一个模式的三个高压的山脊,点缀着三个低压波谷。这些低压的最深的低谷是阿蒙森海低(ASL)——显示的蓝色阴影区域和西南极洲海域命名的一般坐在上面。风移动顺时针此类低压系统在南半球,吹冷空气和海冰在西侧向北。热空气吹向南东翼和可以推动海冰回到海岸。这些风的绿色箭头所示。

此外,也许令人惊讶的对南极海冰的影响来自于热带海洋。当海洋表面变暖,大气中热量和水分垂直上升。大气中试图保持平衡和一个巨大的蜿蜒的风称为行星波,或罗斯贝波,向两极转移热量。

两个重要的气候周期影响南极大气环流。的太平洋年代际振荡(IPO)描述了如何在西太平洋海面温度之间摇摆不定的温暖(IPO +)和冷却(IPO)阶段。类似地,大西洋数十年震荡(AMO)代表温暖(AMO +)与酷(AMO)在北大西洋海洋表面温度。

IPO和AMO行为在不同的时间尺度和以不同的方式影响南极大气。IPO和AMO +导致更深的阿蒙森海低,强劲的西风,如下表所示。

	首次公开募股(IPO) +	IPO -	AMO +	>AMO -
西风带	较弱的	更强的	更强的	较弱的
阿蒙森海低	浅	更深层次的	更深层次的	浅

海洋表面温度在热带海洋可以影响南极西风的力量和阿蒙森海低的特点以不同的方式。

少风(+海洋变暖)=冰

2016年的下降主要是由于巧合,但是自然发生的可变性。

仍有一些争论是否深海热迅速融化的海冰中扮演一个角色,但是我们知道,在之前的十年,IPO——加强了西风带和设置条件将温水的地下海洋。

首先,强烈zonal-wave-number-three模式在2016年秋季,导致大气热量向南转移。然后,异常疲软的风环绕南极大陆推回到南极海冰减少,造成巨大的海冰覆盖。

一个改变IPO +和AMO,削弱了西风,但许多其他解释特别是削弱西风带也被提出。

下面的图表显示了南极海冰的戏剧性的转变(蓝线),橙色(实线)和在2015年8月(橙色虚线)。

仍有很多工作要做了解的角色不同的司机,这样我们可以项目如何南极海冰在未来可能会改变。

昙花一现的记录或预示着未来的快速下降?

南极海冰现在似乎回到接近其平均状态的卫星记录——尽管它有很长的路要走回到高覆盖率达到2014年的记录。

我们知道,西风是确定有多少海冰的关键一年,但是我们还有很多要学习的流程驱动这些风。

然而,很明显,热带变异性有作用。南极海冰变化也有一个对热带地区产生深远的影响这些联系值得进一步调查。

预计西风加强气候变暖。上述“two-timescale”理论表明,这将导致海冰扩张在短期内封面但最终将减少。更强的西风也将导致增加蓄热在南大洋,它还指出,未来的海冰范围的下降。

下一个什么?

我们理解的过程,南极海冰覆盖控制是受限于缺乏观察和,现在,我们依靠海冰监测的40年的卫星记录。一个紧迫的问题是一个潜在的two-to-five-year数据预计将退役的差距ICESat-2和克里赛特- 2卫星回传——只有两个卫星提供测高在极地地区,推出第二极性高度计,克丽丝特尔在2027年,。

海冰范围仅仅是故事的一部分。现在,我们只有可靠信息的海冰覆盖卫星。准确测量南极海冰厚度是一个活跃的研究领域,是至关重要的,如果我们要充分理解冰是怎样变化的。

很明显,过程影响南极海冰作用于各种时间和空间尺度。迫切需要新技术我们可以不再依赖线性技术和纬向平均指标研究海冰变化。

有人类造成影响吗?最近的快速下降是自然变化造成的,但我们不能排除人类活动的作用。特别是,人为的作用迫使在推动从热带地区应该是未来研究的重点。

很明显,在一定条件下,南极海冰可以容易快速变化。海冰在全球气候中起着重要作用,重要的是,我们缩小知识差距能够使未来的预测。