研究进展
极地海洋与气候变化创新团队研究揭示南极区域海冰变化规律
来源:南方海洋实验室
2021.06.17
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南极海冰是极地气候系统的重要组成部分,也是全球气候变化最敏感的地区之一,其变化对海洋和大气环流都具有重要影响。如何理解南极海冰不同区域的变化特征一直是国内外研究的热点。平流层极涡的变化是地面气候变化的重要驱动因素。随着平流层臭氧的恢复,预计南半球平流层极涡将变得更加活跃。2016年和2019年,南半球极地平流层出现了增温事件,并伴随着南极不同区域海冰的显著变化。因此,充分认识平流层极涡对南极不同区域海冰产生的影响变得愈发重要。

我实验室极地海洋与气候变化创新团队通过数理统计分析方法总结出平流层极涡对南极海冰的影响可以分为两个阶段(two-stage):(1)平流层极涡对阿蒙森低压的影响;(2)阿蒙森低压对南极区域海冰的影响。当平流层极涡减弱时,阿蒙森低压显著减弱(>8 hPa)(图1)。南半球春季平流层极涡强度与阿蒙森低压的相关系数达0.70以上。当阿蒙森低压减弱后,罗斯海地区北风异常(暖湿空气平流),致使罗斯海海冰显著减少(>20%);别林斯高晋-威德尔海地区南风异常(冷干空气平流),使南极大陆周围海冰显著增加(>20%)。这两个阶段的响应在数值模式(CMIP6)中能够完全重现,进一步说明本研究中所提的物理机制非常稳定。平流层极涡强弱的信号可以从南半球春季(Oct-Nov)持续到南半球夏季(Dec-Jan-Feb),这表明平流层极涡对南极区域海冰的变化具有非常强的预报指示意义。

图1:基于平流层极涡强度指数(10-11月份平均的南极平流层50-hP位势高度场)合成得到的南极海冰密集度和地面环流场。第一行:10-11月份到次年2月份海冰密集度的合成差(单位:2%)。黑线表示气候平均的南极海冰边缘(定义为15%的海冰密集度);第二行:10-11月份到次年2月份海平面气压(单位:hPa)和10米风速的合成差。打点区域表示合成差异超过95%的显著性水平。蓝色方框表示阿蒙森低压所在区域。

该研究成果于2021年6月在地球科学领域著名国际期刊Geophysical Research Letters(中科院SCI一区)上发表,题目为“How do weakening of the stratospheric polar vortex in the Southern Hemisphere affect regional Antarctic sea ice extent?”。团队骨干成员、中山大学博士后王绍银,团队首席科学家刘骥平教授和程晓教授、团队核心成员惠凤鸣教授分别参与了研究。

该研究得到了国家重点研发计划项目、自然科学基金、南方海洋实验室创新团队建设科研经费等的支持。

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.scib.2021.06.009


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