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(jī)制缺乏深入了解，現(xiàn)有模式對北極海冰變化結(jié)果預(yù)測仍存在較大偏差。中國科學(xué)院海洋地質(zhì)與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室黃海軍研究團(tuán)隊(duì)通過對衛(wèi)星和再分析資料的分析，從不同時(shí)空尺度揭示了北極海冰的變化機(jī)制，相關(guān)研究成果于近期發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊Journal of Climate和JGR-Atmospheres。

研究團(tuán)隊(duì)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(yùn)空間分布，闡明了中緯度水汽進(jìn)入北極通道的四個(gè)關(guān)鍵通道，并進(jìn)一步揭示了北極海冰對水汽變化的響應(yīng)過程與具體物理機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，氣旋將增強(qiáng)水汽輸運(yùn)與匯聚過程，這會(huì)引起向下長波輻射和湍熱通量的增加，從而可導(dǎo)致冬季不同海域海冰范圍的顯著減少。該項(xiàng)研究為深入理解北極地區(qū)大氣-海冰-海洋的相互作用機(jī)制奠定了基礎(chǔ) （Liang et al., 2023）。

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(資料圖)

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

不同通道水汽輸運(yùn)導(dǎo)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(yùn)的響應(yīng)（海冰密集度數(shù)據(jù)源自NSIDC）

另一項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)從大尺度大氣環(huán)流的角度，深入分析了大氣驅(qū)動(dòng)北極夏季海冰變化的物理機(jī)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(jī)理。研究表明，春季時(shí)期BBO正相位模式（BBO+）主要通過動(dòng)力機(jī)制對夏季海冰的快速融化產(chǎn)生促進(jìn)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(shí)，該研究所揭示的夏季海冰消融機(jī)制為確定海冰快速減少驅(qū)動(dòng)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(shí)序變化（b）

BBO處于不同相位時(shí)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(shí)期對北極海冰的動(dòng)力學(xué)機(jī)制。圖示彩色渲染結(jié)果為海冰運(yùn)動(dòng)引起的聚散和剪切機(jī)制差異，即（BBO+）-（BBO-）

以上研究的主要作者為中國科學(xué)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(xué)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(xué)基金、科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)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(biāo)題：海洋所氣候變暖背景下的北極海冰變化機(jī)制研究獲新進(jìn)展）

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