北极海冰消退及其主要驱动机制

极地海冰在全球气候变化中扮演着重要角色。在全球变暖背景下,北极海冰正在以过去千年来所未有的速率消退,预计到21世纪中叶或更早,北极海域将面临夏季无冰的状况。北极海冰减少不仅改变北极地区的生态和环境,还通过大尺度的海气环流影响中纬度地区,甚至是全球的天气和气候。文章简要介绍了北极海冰消退的特征和主要驱动机制,并对未来北 极海冰消退机理研究进行了展望。     

北极海冰消退及其主要驱动机制

极地海冰在全球气候变化中扮演着重要角色。在全球变暖背景下,北极海冰正在以过去千年来所未有的速率消退,预计到21世纪中叶或更早,北极海域将面临夏季无冰的状况。北极海冰减少不仅改变北极地区的生态和环境,还通过大尺度的海气环流影响中纬度地区,甚至是全球的天气和气候。文章简要介绍了北极海冰消退的特征和主要驱动机制,并对未来北 极海冰消退机理研究进行了展望。     

夏季外来气旋对北极太平洋扇区海冰的影响

近40年来,北极太平洋扇区8～10月海冰面积显著减少,其减少速率几乎是大西洋扇区的3倍,且该扇区海冰面积年际变率显著,标准差达6×105km2.基于ECMWF提供的再分析气象数据和NSIDC提供的海冰密集度、海冰运动及气旋资料,分析了外来气旋活动对北极太平洋扇区海冰面积年际变化的影响.研究表明:每年7～9月的外来气旋异常偏多(偏少)时,北极太平洋扇区海冰面积明显减少(增多),二者负相关最显著的区域位于楚科奇海、波弗特海、东西伯利亚海及中央海区.深入分析其作用机制发现:外来气旋活动加强时,受其对地表能量平衡和温度平流等综合影响,北极扇区大部分地区气温都明显上升,从而促进了该扇区海冰消融.同时气旋活动带来的大风会驱动海冰运动,使得边缘海区易形成更多开阔水域,海水显著增暖,加剧边缘海海冰融化.除此之外,气旋大风还会造成东西伯利亚海海冰向东和向南更暖的区域输送,也利于海冰的消融.总体来看,北极太平洋扇区海冰消融主要与气旋的热力作用有关,其动力作用主要影响边缘海域.     

全球变暖 幼海豹被淹死

最新研究发现,由于全球变暖导致海水升温、海冰爆裂,鞍纹海豹幼崽在其脆弱生命的最初几周里所需的柄息地——亚北极地带的海冰面积剧减．不少幼海豹因此溺毙于海水中,或者被爆裂的冰块压死。从20世纪70年代以来,亚北极和北大两洋的覆冰减少了大约6％。科学家预计,随着气候改变,     

冰上的北极熊

2063年8月的一天,北极熊保护部队的一名飞行员正在进行飞行准备.一架载有12吨北极熊口粮的直升机将从加拿大高北极省份努纳武特地区的伊魁特市出发,飞往荒芜的巴芬岛东海岸,然后在那里将这些粮食卸下来,用以饲喂饥饿的北极熊——那里大约有100头正忍饥挨饿的北极熊.根据海冰融化记录,应该是从2月份开始,它们就已被困在浮冰上了.海冰是海水变冷时结成的冰.由于海水不是纯净的水,海水结冰的温度是-1.8℃,海冰对高纬度地区以至极地地区的水文、热力循环、洋流和生态系统都有着重大的影响.     

北极冰融致北半球寒冷

从2007到2012年,包括美国的大部分、西北欧和中国部分地区在内的北半球冬季提前且异常寒冷。科学家最近推测,如此严冬可能与北极海冰日渐消失有关——因全球变暖,北极海冰面积在2007年降到有记录以来的最低点。科学家把有关北极海冰和海面温度的数据输入气候模型,结果发现了海冰减少可能导致更多降雪的两种机制。     

北极海冰 正在变薄

正北极的海冰一年四季正在悄然变化着,海冰覆盖的总面积呈逐年减少之势。这有可能是数百万年来我们星球发生的最为深刻的改变。在我们地球的顶点——北极,改变正在悄然地发生:春季快速跳过,这成为北极年度循环的一个关键时刻。北极的海冰覆盖面积每一年都在3月达到它的最大值,然后随着温度的升高而逐渐融化缩小。     

北极冰区通航能力变化研究进展

北极海冰的快速消融使得北极航道的通航潜力不断增加,深入认识海冰快速消融背景下北极各航道通航能力变化规律,对北极地区保护与航道开发至关重要.本文系统回顾了北极冰区航行风险评估模型的发展过程和北极航道通航能力变化研究现状.北极冰区航行风险评估模型从早期静态的"区域/日期"航行安全控制机制,到近期国际海事组织融合各国管理经验推出的精细且具广泛适用性的POLARIS系统,取得了很大进展.未来应同时考虑发展融合实时冰情、海况及船况的综合风险评估模型和高时空分辨率的海冰遥感观测能力,以支撑冰区航行风险的快速、准确量化.现有研究对北极航道通航能力的整体认识仍然不足,体现在航道通航能力的历史变化研究仍停留在对沿线海冰范围等参量变化分析的间接认识水平,鲜有针对航道通航能力关键特征的分析;基于气候模式资料的北极航道通航未来潜力预测整体保守且差异较大;北极航道开通潜在经济、生态环境与政治风险与效益评估仍然存在争议.融合多源历史数据构建航道通航关键特征的提取与分析方案,有望系统揭示北极航道通航能力的历史变化规律;利用长时序遥感观测数据对模式资料进行修正,进一步对航道通航潜力进行预测可一定程度提高预测的可靠性;...     

南北两极海冰的相互关系

南北两极海冰是全球大气-海洋热机的巨大冷源,对全球大气环流和气候有极大的影响.到目前为止,关于两极海冰的研究以及海冰与大气环流和气候变化关系的研究工作,大部分是分别研究南极、北极海冰的变化及各自与气候的关系.本文则主要立足于全球范围进行综合研究.两极海冰作为冷源,除分别各自对全球气候产生影响外,两极海冰之间也应有内在的联系.因此,本文试图研究两极海冰之间的涛动关系,以及把两极冷源对全球气候的作用统一起来.     

机遇与挑战:气候变暖趋势下的北极

近两年来,新闻媒体中频频出现一些与北极有关的事件,如俄罗斯将一面钛金属国旗插在北极点下4000多米洋底、全球气候变暖加速北极海冰融化、北极油气资源开采、北极航线开通、国际极地年、联合国海洋法公约等,实际上说明了在全球气候变暖的影响下,拉近了世界各国与北极的距离,引发了北极地缘政治的快速变化.     

《科学》:2015年研究热点展望

<正>科学是一个移动的标靶,科学研究热点会随着时间发生变化。除了回顾过去一年的重大进展,《科学》杂志"年度重大科学突破"栏目的工作人员也对可能在未来几个月成为新闻的科学进展进行了预测。北极海冰随着世界气候变暖,对北极海冰减少的长远后果的研究也在升温。科学家已经知道,随着开放的海洋从太阳吸收更多的能量,海冰减少会加剧北极地区的气候变暖。但是变暖的北极对较低纬度地区的影响是什么,以及它是否该为过去十年从亚洲季候     

北极或将面临“无冰”

<正>英国《自然·气候变化》杂志发表的研究称,若将人为造成的全球平均气温较工业化前升高幅度控制在1.5℃内,与控制在2℃内相比,可以显著降低北极"无冰"的风险。研究结果表明,人类亟需加大力度减少温室气体的排放,以保护脆弱的北极。气候变化最明显的迹象之一,就是北极海冰覆盖范围——海冰密集度超过15%的区域——正在急剧缩     

北极海冰加速消融

受全球气候变暖的影响,北极海冰的面积年年编小,海冰的厚度也趣来越薄——这是美国宇航局（NASA）喷气推进实验室新近发表的观测结果。     

北极变暖 北极熊吃同类

北极熊是著名的血腥杀手，爱吃海豹。但科学家最近发现，北极熊竟然也吃同类，甚至包括毫无防御能力的小北极熊，并且北极熊吃同类的行为正变得越来越常见。科学家说，随着夏季到来，北极海冰面积剧减，     

北极熊的明天

正气候变暖已是不争的事实。北极地区的气候变暖将怎样影响生活在那里的动物呢?科学家将目光对准了生活在北极的典型动物——北极熊。那么,北极熊的未来会怎样呢?①冰上的北极熊它们注定灭绝还是存续下去?少有动物能够像北极熊那样引起如此广泛的关注和意见分歧。②努力求生的北极熊气候变暖,海冰融化,海豹减少,北极熊将何去何从?     

北极的海域、气候和四季

虽然同为极地，北极和南极却有一点可谓天壤之别：南极有一块大陆，北极却只是一片海洋。这片海洋叫北冰洋。北冰洋面积１４７５方平方公里，约占世界海洋总面积的４１％。北冰洋按自然地理特点可分为北欧海域和北极海域两大部分。北冰洋海域的表层，广覆着海冰；冬季海冰最大的覆盖面积约占北冰洋总面积的３／４，即使在暖季，海冰覆盖面积最小时也近一半。北冰洋还分布有冰山和冰岛，它们是由各岛屿上的冰川、冰盖及冰棚滑落入海而成。其中的冰岛表面较平坦，面积较大的可达６００－７００平方公里；厚３０－５０米，露出水面１０－１２米…     

北冰洋环境快速变化与生态响应*

随着全球变暖的加剧,北冰洋环境正在发生快速变化,水温升高、夏季海冰覆盖面积和海冰储量下降、淡水输入增加、盐度下降、海水酸化现象初现,导致原本依托海冰生存的北冰洋生态系统遭受前所未有的冲击。已有研究表明,与冰相关生物的生存状况正在恶化,初级生产者个体呈现小型化趋势,冰藻减少影响底栖生物产量,亚北极种入侵。由于北极环境和生态系统变化远超预期,而人类对生态系统、特别是北冰洋中心区的了解非常有限,如何尽快建立观测体系、加强对生态系统的了解、预测潜在的变化成为未来的重要课题。     

数字

正50%欧洲太空总署监测到的数据,自2013年入冬以来北极冰川体积增长至9000立方千米,比2012年同期增长50%,浮冰厚度增加30厘米。但是这条可喜的新闻并不能为科学家带来轻松的心情,因为仅一年的海冰增长并不能掩盖几十年来气候变暖导致海冰覆盖面积逐年下降的趋势。北极的浮冰每年夏天消融,冬天冻结。美国国家冰雪数据中心的科学家介绍,2013     

秋-冬季节北极海冰对冬季西伯利亚高压的影响

冬季西伯利亚高压强度与前期秋到冬季北冰洋东部、欧亚大陆北部边缘海区海冰密集度呈现显著的负相关关系. 研究结果显示, 秋冬季北冰洋海冰密集度与同期海表温度异常可导致冬季西伯利亚高压与欧亚大陆中高纬度及东亚的地表气温异常. 数值试验结果进一步证实该结论, 并且所有的数值试验结果一致表明, 较低的海冰密集度能导致欧亚大陆中高纬度地表温度负异常. 本文提出了一种机制来解释秋冬季北极海冰密集度和冬季西伯利亚高压的联系. 9 月份海冰密集度为预测冬季西伯利亚高压提供了一个潜在的前期信号, 而若由单纯的热带海温异常则不能预测冬季西伯利亚高压强度. 在近20 年来(1990~2009 年)冬季西伯利亚高压呈现增强的趋势, 并伴随着亚洲大陆中高纬度地表温度的降温趋势, 从而导致近年来东亚严冬频发. 最后, 讨论了冬季西伯利亚高压和地表气温短期趋势的成因.     

轨道驱动对高低纬水循环的影响特征:海冰和降水

轨道尺度上的水循环及其对轨道三要素、温室气体和冰盖的响应一直是古气候学界研究的热点科学问题之一.海冰和降水作为水循环的两个重要组成部分,其变化更是备受关注.研究海冰和降水在轨道尺度上的变化,特别是对外部驱动的响应机理、内部过程和反馈机制,有望对现代海冰和降水变化的理解及其未来趋势预测提供长尺度的背景参考.最新研究结果表明,在轨道尺度上北半球海冰对太阳辐射的变化更敏感,而南半球海冰对温室气体的变化更敏感.就轨道三要素而言,北半球海冰主要受岁差控制,而南半球海冰主要受斜率控制.岁差、斜率和CO₂在全球不同区域降水中的相对重要性随时间和空间不同而发生变化.受赤道最大太阳辐射影响,热带降水中还含有明显的半岁差信号.此外,缓慢的轨道尺度太阳辐射变化可以通过影响北极海冰变化来引起大西洋经向翻转环流(Atlantic meridional overturning circulation, AMOC)百年-千年尺度的突变,从而引起全球温度和降水随之发生改变.在东亚季风区,中国南方夏季降水受冰盖影响显著,冰盖主要通过影响热带辐合带(inter-tropical convergenc...