南极海冰覆盖率连创历史新低南极气候生态或正在改变

风暴旅行 2023-09-22 17:13:57

南极海冰是全球气候系统的重要组成部分,从一般而言南极海冰在一年中的二月中旬至三月初达到年度最低值。今年 1 月和 2 月的南极海冰覆盖范围打破了历史同期月度和每日海冰范围记录,其中 2 月 10 日,海冰覆盖面积打破了一年前 2022 年 2 月 21 日创下的每日最低记录 191 万平方公里,而在9天后的2月19日,南极海冰范围为177万平方公里,比1979-2022年平均日最小海冰覆盖范围少102万平方公里,减少幅度达到36%。

这是自2022 年 12 月下旬以来海冰大幅度减少的最高峰,南极海冰覆盖面积比 1979 年至 2022 年 1 月的平均值少 174 万平方公里,这是继 2016 年 12 月之后卫星记录中第二大月平均海冰面积异常,比 1979 年少 201 万平方公里。整个2月份海冰持续偏低,月平均覆盖面积比正常水平低112万平方公里。而在2月一直到目前,南极海冰面积都是有记录以来的最低水平。而之后6月月度海冰范围距平比1979年至2022年6月的平均值小233万平方公里,是卫星记录中最大的负距平,超过了1月的月度距平,是之前 6 月份创纪录的负距平的2倍。9月目前除阿蒙森海外,大多数地区仍远低于平均水平。

极低的海冰将产生一系列影响。海洋分层和环流的变化将改变冰架下方的基底融化,更大的沿海暴露将加剧海岸侵蚀并降低冰架稳定性。冰架高密度产水量的变化将改变底层水的形成和深海通气状况。海冰变化也将对阿德利企鹅群和帝企鹅群落产生截然不同的影响,比如帝企鹅每年有 8-9 个月的时间使用海冰来抚养它们的幼崽,至关重要的是,冰必须保留到十二月/一月,以使雏鸟能够长出防水羽毛,而去年在南极的别林斯高晋站并没有发生这种情况。

虽然全球变暖异常凶猛,南极海冰却是一个异类。南极海冰的增长在 2014 年达到顶峰,2007 年中期至 2016 年中期被认为高海冰状态,在这个过程中,南半球西风急流偏强被认为之主要原因之一,南大洋西风带的加强和向南迁移,导致较冷的地下水上涌增加,并加强向赤道的输送,有利于海冰增加,增强的急流会导致赤道方向的埃克曼螺旋增强,并且通常会增加高纬度地区的埃克曼螺旋,深层海水会上升补充,其对海洋表面温度有很强的冷却作用,因为此时暖水停留在表层,在水深 20-150 米的凉爽冬水之上形成一个顶盖。研究显示,在夏季急流位置趋势与高纬度海表温度之间存在显着关系,急流向极地方向的移动较强,与高纬度海表温度变冷或变暖较弱有关。

此外南极冰架基础融化的加速可能对当时海冰扩张做出了重大贡献,冰架的融化形成的水积聚在凉爽而新鲜的海洋表层中,该表层保护表层海洋免受正在融化冰架的较温暖的深层水域的影响。南大洋深水的变暖速度似乎比世界其他海洋部分都要快,相对温暖的环绕极地深水通过海底海槽突出到大陆架上。

一般认为强经向环流导致了 2016 年春季的南极的低海冰,强大的阿蒙森低压则导致了2021-22年南极的低海冰,不过南极涛动似乎越来越难以解释近年来南极海冰的减少,一般而言南极涛动(南极洲周围的西风带或低压带向北或向南造成的气候变化)的正位相历来与较冷的海面温度和增加的海冰范围有关,这种相关性似乎不再出现,比如2017年创纪录的南极夏季海冰最小值发生在南大洋表面温度异常温暖和的南极涛动负相位时期。相比之下,2022 年和 2023 年记录的海冰最低值发生在海洋表面温度温度接近气候平均值时和南极涛动处于正值时。

为此在最新的研究中,科学家认为南极涛动可能越来越无法成为南极海冰的主要遥相关因素,而温暖的南大洋成为决定性的原因。正如前文所说,南大洋次表层正在变暖,20 世纪中叶以来,南大洋变暖主要归因于温室气体的增加,臭氧消耗是次要因素,内部产生的变化也可能导致最近南大洋变暖加速,,对当前七年进行平均数据分析时,海冰的环极减少与环极地下海洋变暖同时发生,2015年100-200米深度的暖异常(340-20°E和190-250 °E)之间具有很强的空间一致性),以及随后在 2016 年出现的强烈负海冰异常(10-90°E 和 190-290°E),解释了随时间推移异常向东的发展。

2016年前这种关系可以通过冰反射率和海洋吸热反馈从持久性的角度来理解,春季海冰覆盖率较高会增加反射率,并减少随后几个月的太阳海洋变暖,从而导致海洋表面温度降低和海冰升高覆盖夏季 ,春季海冰异常也已被证明会在涉及混合层反馈的重新出现过程中影响随后的秋季海冰异常,反之亦然。自 2016 年以来,南极春季最大海冰覆盖范围不再与第二年夏季的最小海冰覆盖范围相关,在最近一段时间里,夏季的最小海冰覆盖率被发现与第二年春季的最大海冰覆盖率相关,这可能意味着南极海冰的生态发生了根本性的变化,当前海冰状况中地下海洋条件变化的核心作用。需要进行观测研究来了解驱动这些海冰持久性特征变化的过程,这凸显了对海冰下海洋观测的迫切需要。

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