冰间湖是被较厚的海冰包围的开阔水域或薄冰区域，是南极大陆周围较为广泛存在的一种现象。根据其形成、维持机制的不同，冰间湖可分为两类：由海冰融化过程主导的称为感热冰间湖；由海冰辐散过程主导的称为潜热冰间湖。在冰间湖内，大气-海洋热交换强烈，并伴随有海冰大量生成（主要在潜热冰间湖中）。大量的热损失与结冰导致的卤水析出过程是南极底层水生成的关键过程，并最终驱动了全球温盐环流。对冰间湖产冰量的准确估计对我们理解南极底层水近些年的变化至关重要。

过去往往在忽略冰下海洋热通量的假设下，基于热收支平衡对潜热冰间湖产冰量进行估算。但是该方法无法运用于暖水上涌较强的感热冰间湖。因此我实验室极地海洋与气候变化创新团队提出了一种基于体积守恒的冰间湖产冰量估算新方法，以更好地反映冰下海洋热通量的作用。

研究表明，新算法在感热、潜热冰间湖中都能较为准确地估算产冰量。对于潜热冰间湖，以罗斯海冰间湖为例，与传统方法相比，新方法得到的产冰量变化整体趋势相近，但能够有效地捕捉由暖水侵入导致的天气尺度的极端融化事件，改变了过去认为的罗斯海冰间湖总是产冰的观点。这一事件得到了ARGO观测数据的验证。对于感热冰间湖，以Maud Rise冰间湖（MRP）为例，该研究利用新方法计算了2016年和2017年产冰量，得到的融化速率分别为0.15和1.44 cm d-1，与过去的观测研究结果一致，而传统方法不能捕捉这一特征。利用两种方法结果的差异，该研究还首次利用卫星数据间接大面积估算了冰下海洋热通量。研究表明2016年和2017年MRP过程的平均海洋热通量分别为69和120 W m-2，与通过ARGO观测估计结果相当。海洋热通量与Ekman上升流密切相关，这说明强气旋通过Ekman泵送使较暖的绕极深层水（CDW）上涌，是海冰融化和MRP维持的关键。

图1. 2016、2017年Maud Rise冰间湖（MRP）产冰量、海洋热通量和面积。(a) MRP的位置。左图填色为水深，右图填色代表2017年9月17日的冰厚，深红色线为冰间湖范围。灰色细线为水深超过4000米时的等深线。(b) 新的体积守恒法（蓝色）和传统热收支法（红色）估算的产冰量。(c)研究区域的平均冰下海洋热通量（灰线）、不确定性范围（灰色区域）和通过Ekman抽吸估计的垂直输送速度（绿线）。(d) 冰间湖面积。

研究成果于2023年2月15日被国际著名期刊Geophysical Research Letters录用发表，题目为“A Volume-Conserved Approach to Estimating Sea-Ice Production in Antarctic Polynyas”。中山大学大气科学学院博士生林奕辰为第一作者，我实验室极地海洋与气候变化创新团队骨干成员、中山大学大气科学学院施骞博士为通讯作者，合作者包括南方海洋实验室主任陈大可院士，创新团队核心成员杨清华教授，日本北海道大学低温科学研究所Yoshihiro Nakayama副教授。

该研究得到了国家自然科学基金和实验室创新团队建设经费等支持。

原文链接：https://doi.org/10.1029/2022GL101859