研究进展
我实验室极地海洋与气候变化创新团队定量计算了北极最大冰间湖2006-2019年期间的冰产量与热通量
来源:任海艺
2022.11.01
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冰间湖(polynya)是极区冬季特有的一种中尺度物理海洋现象,是指在达到海水结冰的 天气条件下仍较长时间保持无冰或仅被薄冰覆盖的冰间开阔水域。通常情况下冰间湖每年出现的区域相对固定,其大小可以从几个平方公里到上万平方公里不等,存在时间也是从几周到几个月不等。冰间湖是极地海冰海洋研究的重要部分,直接影响"海-冰-气"热量交换、海冰分布、海产冰量等,其位置、面积及变化可以作为气候变化和极地海洋环境变化的指示器。冰间湖的持续存在对中尺度大气环流、上层海洋垂直混合和生态系统等也有着重要影响。因此对冰间湖进行长期监测并分析与环境的相互作用机制,对于了解气候变化、海-冰-气物质与能量交换和极地生态系统等都具有重要意义。

北水冰间湖(North Water Polynya, NOW)位于格陵兰岛西北部和埃尔斯米尔岛之间(巴芬湾北部),是北极面积最大且冰产量最高的潜热冰间湖。NOW北部的冰桥对NOW形成有着决定性作用。冰桥形成后,阻断北部海冰流动进入史密斯湾,在盛行风的作用下,NOW形成。但目前国内外研究都忽略了冰桥的位置、形成时间等对NOW热通量与冰产量的估算研究,不同研究的估算量相差50%以上,影响了海-冰-气交换作用的进一步研究。

为解决上述问题,本研究利用高分辨率SAR和MODIS的数据精确获取了2006-2019年冰桥位置和持续时间变化。研究利用被动微波数据估算NOW热通量和冰产量。结果表明,2006-2019年间冰桥持续时间变化波动较大,平均持续时间为132 ± 69 d,这导致基于冰桥所估算的NOW冰产量年际变化较大,14年间平均为144 ± 103 km3, 比基于固定区域和时间所估算的NOW冰产量(191 ± 42 km3)低约25%。此外,研究探索了气候参数对NOW范围和冰产量变化的影响。研究发现,相对比于风速,NOW范围与空气温度变化有着更紧密的关系。该研究结果将为北极区域大气-海洋耦合模型提供更准确的数据。

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图1. 2006-2019年冰桥形成位置变化

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图2. (a)2006-2019年间基于冰桥变化所估算的NOW年均热通量变化(红色虚线)和基于固定区域和时间所估算的NOW年均热通量变化(蓝色实线);(b)2006-2019年间基于冰桥变化所估算的NOW年累积冰产量变化(红色虚线)和基于固定区域和时间所估算的NOW年累积冰产量变化

研究成果发表于10月9日发表于海洋领域高水平期刊Journal of Geophysical Research-Oceans,题为‘Estimation of Sea Ice Production in the North Water Polynya Based on Ice Arch Duration in Winter During 2006–2019’。北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院博士研究生任海艺为文章第一作者,我实验室极地与海洋气候变化创新团队核心成员惠凤鸣教授和首席科学家程晓教授为文章通讯作者,加拿大环境部 Mohammed 教授、南方海洋实验室李新情工程师、中山大学测绘科学与技术学院极地与海洋遥感团队博士研究生张智伦为文章合作作者。

该研究得到了国家自然科学基金和南方海洋实验室创新团队科研建设经费的支持。


原文链接:http://doi.org/10.1029/2022JC018764


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