自2022和2023年2月南极海冰范围连续两年打破卫星观测最小值记录，并且2023年成为“最少海冰年”之后，2024年2月的南极海冰范围是否会再创新低引发了国际科学界的广泛关注。海冰预测网络-南极（SIPN-South）国际比对计划也于2023年11月再次发起了南极海冰夏季预测召集。

针对这个问题，AAS于2024年1月发布了中山大学与南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海）杨清华教授研究团队的南极夏季海冰范围预测结果。该团队采用卷积长短期记忆（ConvLSTM）神经网络构建了季节尺度南极海冰预测模型，通过深度学习方法对2023/24年南极夏季海冰进行了预测研究（新闻与观点| 2024年南极海冰范围会迎来另一个历史新低吗？——请看来自人工智能的预测答案）。

现在，让我们来跟踪一下预测是否准确？

该团队于2023年12月开展的预测研究表明，南极海冰在2024年2月将持续处于历史低位，但南极海冰范围可能不会再次创出卫星观测记录以来的历史新低。2024年2月海冰面积（SIA）和海冰范围（SIE）预测分别为1.441±0.303和2.105±0.453百万平方公里，略高于2023年的历史新低。

图1 卫星观测与深度学习模型预测的2023/24年夏季南极海冰面积（SIA）和海冰范围（SIE）。图中数字为2024年2月结果（单位：10⁶ km²）。

根据最新的卫星观测数据，2024年2月海冰面积（SIA）和海冰范围（SIE）的观测值分别1.510和2.142百万平方公里，接近2023年的历史低值（1.151和1.913百万平方公里），但并未创出新的历史低值，与预测结果非常一致，预测值仅分别有-4.6%±20.1%和-1.7%±21.1%的相对误差。另外，2023年12月至2024年2月的SIA和SIE均落在预测结果的一个标准差范围之内。2023年12月的SIA与SIE预测相对误差分别为-6.2%±11.6%和5.8%±9.5%，2024年1月的SIA与SIE预测相对误差分别为-11.7%±18.0%和0.0%±17.9%。以上预测和观测的对比证明了该预测系统的可靠性。

该预测结果已经于2023年12月初提交至2023/24年的SIPN-South国际比对计划。从二月平均海冰面积来看，ConvLSTM是15个预测中表现最好的结果之一，这进一步证实了该预测系统的可靠性。

随着地球进入“沸腾时代”（研究跟踪| 印证预期！2023年以“工业化以来最暖年”收官），南极海冰也发生了较为剧烈的变化。反复出现的历史新低意味着南极海冰或已进入了一个极值频发的“新状态”（见AAS2022年的封面文章2022年2月南极海冰范围达到四十年来最小值）。

加强南极海冰预测研究，对人类理解与应对全球变化具有重要意义。而本研究无疑证明了深度学习方法在南极海冰预测中具有非常大的应用潜力。

Further reading

Dong, X. R., and Coauthors: Deep learning shows promise for seasonal prediction of Antarctic sea ice in a rapid decline scenario. Adv. Atmos. Sci., https://doi.org/10.1007/s00376-024-3380-y

Wang, J. F., H. Luo, Q. H. Yang, J. P. Liu, L. J. Yu, Q. Shi, and B. Han, 2022: An unprecedented record low Antarctic sea-ice extent during austral summer 2022. Adv. Atmos. Sci., 39(10), 1591−1597,https://doi.org/10.1007/s00376-022-2087-1.