海洋所研究揭示大氣水汽和能量輸運引起北極海冰減少機制

  近日,中科院海洋所黃海軍課題組研究人員在北極海冰減少機制方面取得重要進展,揭示了大氣水汽和能量輸運引起海冰減少的具體物理過程。大氣水汽和能量輸送對北極氣候起著至關重要的作用,向極能量和水汽傳輸的變化將通過多種機制對北極海冰的年際變化和長期趨勢產生顯著影響。 

  多源衛星遙感觀測數據表明,20207月北極海冰范圍(SIE)出現衛星觀測以來(1979-)的極小值7.29×106 km2,海冰覆蓋顯著減少主要發生在歐亞大陸附近的邊緣海,包括喀拉海、拉普捷夫海和東西伯利亞海。基于模式數據和氣象再分析資料,研究團隊發現,2020年春季(4-6月份)大量水汽和能量由歐亞大陸通過喀拉海附近進入北極,并在海冰衰退區域匯聚,造成局部區域大氣溫度升高、水汽含量增多,加強了溫室效應,進而導致上述海域向下長波輻射和湍流通量增加,融冰期提前開始。海冰融化開始后,激發了反照率正反饋機制,促進研究區域海冰覆蓋范圍的進一步減少。深入分析表明,2020年春季異常高的大氣水汽和能量輸入北極主要是由特定的大尺度大氣環流模態控制的,此外,氣旋活動對大氣水汽和能量輸送也起到了關鍵作用??偟膩碚f,2020年春季觀測到氣旋的典型軌跡與總能量和水汽輸送的路徑非常吻合,研究區域附近更多、更強的氣旋活動可能加強海冰漂移的氣旋異常,有利于裂隙、冰間湖的形成,促進反照率正反饋機制。本研究對大氣水汽和能量輸送對海冰變化的調控作用和內部機制有一定的啟示,有助于加深氣候變暖背景下對北極地區大氣-海冰相互作用機制的理解。 

2020年春季(4-6月)平均的經向(a)水汽通量和(b)總能量輸送的異常值以及(c)研究區域氣溫異常場的垂向分布圖 (Liang et al., 2022)

2020年春季(4-6月)(aSLP異常場以及(b)大氣水汽和能量路徑附近氣旋活動的 軌跡(細線)及兩個典型軌跡(粗線),紅點表示氣旋生產,黑點表示氣旋消亡 (Liang et al., 2022) 

  研究成果在國際學術期刊 The Cryosphere 在線發表,中科院海洋所海洋地質室梁鈺博士為第一作者,黃海軍研究員和畢海波副研究員為文章通訊作者,中國極地研究中心雷瑞波研究員,國家海洋環境預報中心梁曦研究員,芬蘭氣象局程斌教授,中科院海洋所王云鶴博士等專家參與合作研究。     

  文章信息:Liang, Yu, Bi, Haibo*, Huang, Haijun*, Lei, Ruibo, Liang, Xi, Cheng, Bin, and Wang, Yunhe, Contribution of warm and moist atmospheric flow to a record minimum July sea ice extent of the Arctic in 2020, The Cryosphere, 16, 1107-1123, 10.5194/tc-16-1107-2022, 2022. 

 


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