歷史新低！研究揭示2023年南極海冰減少成因

在全球氣候變化背景下，南極海冰范圍自2016年以來三次打破歷史最低值記錄。2023年2月21日，南極海冰范圍跌至夏季最低值179萬平方公里，比氣候態平均值（1981-2010）低38%，再次打破2022年夏季的最小值。

近日，中山大學/南方海洋科學與工程廣東省實驗室（珠海）教授楊清華團隊與比利時新魯汶大學等科研人員合作，綜合利用衛星觀測數據、ERA5大氣再分析數據以及NEMO3.6-LIM3區域冰海耦合模式，深入分析了2023年夏季海冰極小值的成因。研究成果發表于《通訊-地球與環境》。

南極海冰是極地氣候系統的重要組成部分，它不僅影響大氣和海洋界面的通量交換，還參與南大洋復雜的大氣–海冰–海洋相互作用。

論文第一作者、中山大學大氣科學學院博士生王今菲表示，2022年到2023年期間，南極海冰范圍全年持續偏低，特別是2022年12月海冰異常快速減退，并在2023年2月呈現幾乎環極的負海冰異常。

“過去40余年里，南極海冰范圍先呈現出穩定的緩慢增長趨勢，隨后又迅速減少。近年南極海冰范圍整體變小，但各個區域的海冰并不是均勻變小，其年際變率呈現增長趨勢，其中威德爾海區域夏季海冰變率顯著增強。”楊清華說。

王今菲指出，這種情況主要由空氣溫度正異常引起的平流作用導致，“特別是在阿蒙森-羅斯海區域，春季深厚的阿蒙森海低壓和強南風共同作用，導致大量海冰向北輸送，并觸發了近岸強烈的冰-反照率反饋機制，加速了海冰融化”。

楊清華表示，研究強調了阿蒙森-羅斯海區域的海冰變化對解釋南極夏季海冰最小值的重要性，“此次事件受到前一年的夏季海冰歷史極小值的影響，但和人類活動的關系尚不清晰，仍需進一步的歸因分析”。

據楊清華介紹，南極海冰融化和凍結導致海水溫度、鹽度變化以及繞極深層水位置的調整，影響了冰架底部融化和海平面升高；同時，海冰能夠反射大部分太陽輻射，直接影響南半球高緯度天氣和氣候系統，進而影響南極冰蓋物質平衡及海平面變化。海平面的升高會影響低洼地區的居住環境和農業生產，增加洪水和風暴潮的風險，同時也影響漁業、旅游業和其他經濟活動，特別是在強依賴海洋資源的地區。同時，南極海冰對南大洋生物地球化學過程也極為重要，其季節性生消會影響到磷蝦、企鵝、海豹和鯨等諸多生物構成的南極生態系統，海冰的減少會影響這些物種的生活習性和繁殖環境，進而影響整個生態系統的平衡。

楊清華表示，該研究不僅強調了大氣和海洋多因素過程在近年南極夏季海冰達到歷史最低值中的重要作用，也為理解南極海冰變化提供了新的科學依據，為全球氣候變化的應對策略提供了重要參考。

那么，南極海冰未來還會持續變小嗎？楊清華指出，在增強的海冰年際變率背景下，還無法準確預估南極海冰未來的變化。目前，南大洋海溫不斷增長，海溫對海冰的影響可能變大，但由于氣候模式對于南極海冰的模擬能力尚有很大不足，目前仍無法給出定論。未來，團隊將繼續探索更多關于氣候系統相互作用的深層次機制，持續改進模式對南極海冰的模擬和預測性能，以更全面地理解南極海冰變化的多尺度變異性，并更準確地預測海冰極端氣候事件。

相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s43247-024-01523-3