导读

海冰是地球系统的重要组成部分，应对全球气候变化，南北两极海冰呈现了截然不同的响应。北极海冰范围和海冰厚度呈显著下降趋势，多年冰，即至少经历一个融化季而未融化的海冰，逐步被季节冰取代；然而，南极海冰却没有观察到类似的变化。加拿大环境与气候变化部Mohammed Shokr教授与中山大学测绘科学与技术学院叶玉芳助理教授从两极地区的地理、气候和环境等角度探讨了南北极海冰对气候变化响应的差异及原因。该项研究有助于理解南北极海冰的变化机理及其与外部环境之间的相互作用机制，相关研究成果于2023年3月29日发表在Science合作期刊Ocean-Land-Atmosphere Research上。

图1  图形摘要

研究结果

该研究总结归纳了南北两极地区的地理、气候和海冰物理特性，分析了两极地区海冰与环境要素的耦合关系和相互作用，包括大气与海洋强迫、北冰洋的海冰输出以及南极的冰山运动等。

北极地区表现为大陆包围海洋（北冰洋）的地理特征，大部分区域被海冰覆盖；然而南极地区则与此相反，即海洋包围陆地（南极大陆）（图2），大多数海冰都环绕在大陆的边缘。

图2  北极（左）与南极（右）地区示意图

在过去四十年里，北极海冰显著减少，而南极海冰（包括海冰范围、海冰类型和海冰厚度等）却没有明显的变化趋势（图3）。

南北两极的海冰对全球气候变化呈现出不同的响应特征，很大程度上取决于海冰物理特性的差异及其与大气之间的相互作用。气候变化对北极海冰的影响主要表现为海冰的缩减，主要通过海-冰-气物质与能量交换过程来直接和间接地影响海冰，在海冰-反照率正反馈机制的作用下，气候变暖的趋势进一步加剧，该现象称为“北极放大效应”；相比之下，南极地区覆盖着非常厚的冰盖，其主要通过表面裂隙、冰川运动、冰架融化和坍塌以及冰山的崩解来响应全球变暖，这些现象虽然没有像北极一样反作用于气候变化的过程，但是会影响南极海冰的形成，使得它呈现出与北极海冰差异巨大的物理特性。

图 3  近四十年北极和南极海冰范围的异常变化

总结与展望

该研究总结了南北两极海冰对气候变化的不同响应，分析了两极地区的关键地理和气候特征、海冰的物理特性及其与外界强迫之间的相互作用。研究表明，南北两极海冰各具特点，研究人员不应将气候变化对北极海冰的影响机制和相关理论（如海冰退缩）直接应用于南极海冰。与其探究南极海冰为何没有像北极海冰一样响应气候变化，更值得思考的是，在全球变暖的背景下，北极地区的多年冰逐渐被季节冰取代，北极海冰将逐渐与当前南极海冰趋同，这为进一步探究极地海冰的变化规律提供了新思路。

原文链接：https://spj.science.org/doi/10.34133/olar.0006

文章标题：

Why Does Arctic Sea Ice Respond More Evidently than Antarctic Sea Ice to Climate Change?

文章作者：

Mohammed Shokr and Yufang Ye

文章摘要：

The current climate change episode has impacted sea ice in the 2 polar regions differently. In the Arctic, remarkable sea ice extent and thickness declines have been observed with a stunning depletion rate of old ice. No similar changes have been observed in the Antarctic. In this paper, the question posed in the title is addressed by reviewing findings retrieved from previous publications. The paper starts by identifying key geographic and climatic features and sea ice characteristics in the 2 polar regions and summarizing relevant recent records. It then proceeds by investigating interactions between sea ice and environmental factors, including atmospheric, oceanic, and dynamic aspects in each region, as well as the increasing number of icebergs in Antarctica. It is concluded that peculiarities of each polar region render the response to climate change differently. Researchers should not apply scenarios regarding the impacts of climate change on Arctic sea ice (i.e., retreat) to Antarctic sea ice. Instead of asking why Antarctic sea ice has not responded to climate change in the same way as Arctic ice, a more reasonable question could be why Arctic ice changes are yielding an annual cycle that resembles that of Antarctic ice. Under current global warming conditions, old ice entrapment within the Arctic basin is relaxed. This could result in Arctic sea ice becoming predominantly seasonal during winter and almost completely melted during summer, which is the current state of Antarctic sea ice.

文章引用：

Shokr M, Ye Y. Why Does Arctic Sea Ice Respond More Evidently than Antarctic Sea Ice to Climate Change? Ocean-Land-Atmos. Res. 2023;2:Article 0006. 

https://doi.org/10.34133/olar.0006

OLAR期刊简介

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