南极海冰变化及其气候效应研究述评

南极海冰是全球气候系统的重要组成部分。不同于北极海冰的快速减少,近40年来,南极海冰范围在2014年前是缓慢增加、后是突变减少。单一的大尺度大气环流因素无法解释南极海冰的长期变化趋势,海洋?大气相互作用对海冰的耦合影响还未得到充分研究。受南极海冰厚度遥感观测和数值模拟能力所限,现有数据仍无法准确量化全球变化背景下南极海冰的厚度和体积变化;目前南极海冰变化的气候效应还未充分明确。当前国内外对南极海冰研究的不足迫切要求发展长期可靠的南极海冰厚度数据,以突破南极海冰体积变化研究的难题,同时应综合考虑多气候模态和海气系统耦合的作用,研究南极海冰变化的机制及其气候效应。     

南极海冰边缘区密集度的年际变化与西风的Ekman输运

为了揭示南极海冰年际变化的机制,利用南极海冰边缘区密集度和海面风资料,选择南极海冰边缘区海冰密集度年际变化较大的5个海区进行统计分析.研究表明：南半球冬季在这5个海区海冰密集度年际变化与南侧西风的年际变化有较密切的关系,南半球冬季南极海冰边缘区南侧西风形成向北的Ekman输运对海冰边缘区的海冰密集度有重要的影响,这种影响在南太平洋和南大西洋比在南印度洋东部更明显.     

南极海冰快速下降历史事件的时空特征分析

卫星记录以来,南极海冰范围发生5次快速下降事件,研究这5次事件的时空特征,对进一步认识海冰快速下降事件的物理机制具有重要意义。基于海冰范围和海冰密集度的卫星数据,从时间和空间两个维度总结5次南极海冰快速下降事件的特征,再结合大气和海洋各项环境因素的再分析数据,探讨海冰快速下降的影响因素及其驱动过程。结果显示:南极海冰快速下降的空间分布存在季节性差异, 2021年8～12月以及2016年8～12月的春季南极海冰快速下降由别林斯高晋海、威德尔海、印度洋和西太平洋区域的海冰减少所主导; 2010年12月至2011年4月以及1985年12月至1986年4月的夏季南极海冰快速下降由威德尔海、罗斯海沿岸和西太平洋区域的海冰减少所主导;2008年4～8月的冬季南极海冰快速下降则由别林斯高晋海和西太平洋的部分区域的海冰减少所主导。探究影响海冰的环境因素发现,海表面温度和海表面净热通量对海冰减少的热力效应影响具有区域性差异。此外,南极海冰快速下降受阿蒙森低压的影响,相应的海表面风异常既通过经向热输运的热力效应导致海冰减少,也通过风的动力效应驱动海冰漂移使得海冰密集度降低。     

南极冰藻逆境适应性机理的研究进展

<正>1956年,Bunt等[1]在南极莫森站附近海域首先观察到了海冰中的有色物质——冰藻,它主要是指生活在南极极端环境海冰中的一大类微型藻类(简称冰藻)。进入20世纪90年代,随着"南极海冰区生态学研究计划"和"南极海冰区近岸和陆架系统生     

南极海冰北界对西北太平洋热带风暴年频数变化影响的研究

人类生存的地球是由不同质态的大气圈、岩石圈、水圈及生物圈等共同组成。它们相互作用、相互影响,形成一个有机的整体。南极冰雪盖是地球水圈一个特殊形态组成部分。它由南极大陆上终年不化的冰雪及其周围的海冰所构成。一般认为,南极大陆冰雪反照率变化不大,对大气环流的影响较小;而海冰的反照率则变化较大,与大气的相互作用亦较显著。南极四周海冰北界随着经度的不同有很大的差别,同时不同年份亦有重大的差异。因此,研究南极海冰北界的变异规律无疑对了解南极冰雪对全球大气环流及天气气候的影响具有重要意义。     

南极海冰和陆架冰的变化特征

利用美国冰中心和雪冰中心提供的海冰资料和我国南极考察现场的海冰观测资料,对南极海冰的长期变化进行了研究.研究表明20世纪70年代后期是多冰期;80年代是少冰期;90年代南极海冰属于上升趋势,后期偏多,区域性变化差别大,东南极海冰偏多,西南极海冰即南极半岛两侧尤其是威德尔海区和别林斯高晋海的冰明显偏少.东南极和西南极海冰的变化趋势总是反相的.90年代后期普里兹湾的海冰明显偏多,南极大陆陆架冰外缘线总体没有明显的收缩,有崩解也有再生的自然变化现象.西南极威德尔海的龙尼冰架和罗斯海冰架东部崩解和收缩趋势明显,东南极的冰架也有崩解和收缩,但没有西南极明显.陆架冰崩解向海洋输送的冰山对全球海平面升高有一定的影响.目前南极冰盖断裂崩解形成的冰山,向海洋输入的水量可使全球海平面上升约14mm.南极海冰没有随着全球气候温暖化而明显减少,而是按照东南极和西南极反相的变化规律进行周期性的变化、调整和制约.     

基于Argo浮标的南极海冰范围变化分析

南极海冰的生消冻融与全球气候变化息息相关,多年以来受到国际社会的高度关注。目前已有诸多关于南极海冰范围变化的研究,但大部分是基于卫星遥感影像来展开分析。Argo观测网遍布全球各大洋,为海冰范围研究提供了一种新的思路,即根据浮标GPS点的南部边界推算南极海冰边界,由浮标的年、月累积数据得到南极海冰范围的年际、月际变化规律。对于这种研究思路提出了三种实现方法:(1)绘制专题图,可以清晰直观地看到南极海冰在2—9月间的生消变化情况;(2)利用南极附近浮标GPS点数量占全球比例的变化情况来分析海冰变化规律,在月际变化趋势上与影像数据一致,在年际变化上稍显不足;(3)使用点密度分析方法估计海冰边界,建立基于浮标GPS点密度的海冰-海水分界模型,可得到南极海冰范围变化规律的定量分析结果。浮标数据与影像数据互为补充,可为全球气候变化研究提供更多参考。     

南极冬季威德尔海海冰物理结构与叶绿素a垂直分布特征

2006年8-10月极星号ANT/XXⅢ-7航次,对南极威德尔海西北海域浮冰区进行海冰综合考察,采用海冰物理学、海冰化学和海冰生态学等多学科现场同步观测取样与分析研究新方法。结果显示,测区21个冰站不同冰龄和不同结构类型的海冰冰芯,叶绿素a含量总平均值为16.56μg/dm3,范围为2.10~84.40μg/dm3,叶绿素a相对总量的R值均值为0.79~0.83。冰体叶绿素a含量与分布取决于海冰冰晶物理结构及其所处冰层部位,并和海冰生成环境、冰体发育和成冰过程密切相关。研究结果证实南极冬季海冰叶绿素a含量普遍处于较高水平,海冰冰藻具有较强活性,由此表明从整体上南极冬季海冰具有较高初级生产能力。这对正确分析估算冬季南极海洋生物生产,重新评估南大洋碳通量及其在全球气候变化中的贡献,具有重要科学意义。     

南极海冰面积变化特性及其与赤道太平洋海表面温度的联系

南极海冰面积变化特性及其与赤道太平洋海表面温度的联系陈锦年,乐肯堂,于康玲,张彦臣（中国科学院海洋研究所,青岛２６６０７１）（青岛海洋大学,青岛２６６００３）关键词南极海冰面积,赤道太平洋海表面温度,厄尔尼诺１引言８０年代以前,人们对南极实地考察、资...     

南极气候和海冰的时空变化特征及其与太平洋海温场的关系

应用1973～1999年南极气温和海冰资料,分别对它们进行了统计分析,结果表明,南极的最低温度中心位于东南极大陆(东方站),这种分布特征是与南极地形相对应的.南极东方站的年平均地面气温是-55.3℃;地面最高气温出现在12月至翌1月,其温度为-32.1℃;地面最低气温出现在8月,其温度为-68.2℃.南极各地区的地面气温具有不同的变化特征.根据温度的变化特征,将南极的气候分为4种类型:南极大陆型、南极半岛型、东南极沿岸型和海湾型.近年来南极半岛的气温有明显升高的趋势,而东南极沿岸的气温有明显下降的趋势,它们的变化呈明显的反位相.南极海冰与南极气温变化有较好的对应关系,气温升高的南极半岛的海冰有减少的趋势,而气温下降的东南极的海冰有增加的趋势.这种结果很难用温室效应来解释南极与全球气候变化的差异.东南极海冰变化与南太平洋的海温场存在密切关系,其影响过程是通过南极海冰范围的异常增加或减少,直接影响南极绕极流的冷暖结构及其异常冷暖水的经向输送,从而导致热带和副热带太平洋上层海温场的异常变化.     

基于高度计数据的南极冰水边界识别算法研究

海冰边缘线是南极海冰监测的重要内容之一。本文基于ENVI RA-2(ENVISAT Radar Altimeter 2)高度计数据开展了南极海冰边缘线提取方法研究。首先根据海冰和海水后向散射系数的不同,利用其各自方差对两者进行区分,获得了冰水分界线;其次通过ENVISAT-ASAR(ENVISAT-Advanced Synthetic Aperture Radar)数据和冰况图对提取的海冰边缘线的正确性进行了验证;最后简要分析了误差存在的原因。研究结果表明,高度计数据在提取大范围海冰边缘线方面具有优势。     

《极地走航海冰观测图集》书评

正自1984年中国政府首次组织南极科学考察至今,我国已成功开展32个南极考察航次,先后在南极建立起长城、中山、昆仑和泰山站;7次赴北冰洋考察,并在北极建立了黄河站。自2004年第21次南极科学考察时起,随船观测人员开始用数码相机拍摄记录海冰形态,通过十余年的不懈努力,积累了海冰观测图片资料上万幅;又耗时4年,对这些图片进行了细致的分析和分类,精选出特征明显、较有代表性的海冰观测图片,汇编成《极地走航海冰观测图集》。极地海冰在大气与海洋之间物质和能量交换中扮演着重要角色,是全球气候系统的重要一员。极地海-冰-气相互作用及其对天     

南极海冰与西北太平洋台风

本文利用最大熵谱分别计算了南极４个区海冰和西北太平洋台风发生频数的变化周期，并对前３年的南极海冰强弱和当年的台风发生频率数进行了逐月时间序列相关分析。     

利用CCD成像技术进行渤海海冰观测探讨

利用CCD成像技术进行走航海冰观测是国际南极科学委员会海冰过程与气候项目制定的南极海冰观测方法的一部分.本文介绍了利用CCD成像技术进行海冰观测及其图像信息提取的基本原理,分析了该项技术在南北极海冰走航观测应用实践中的成功经验及问题所在,讨论了南北极与渤海冰情和调查作业环境的差异,探讨了利用CCD成像技术进行渤海海冰观测的应用前景.     

南极冰藻极端环境适应性的研究进展

南极冰藻对南极海冰生态系统初级生产力的直接贡献率超过20%,是地球上能够在海冰中旺盛生长的罕见的生物群落.单细胞的南极冰藻,在低温、低光照和高盐度的海冰盐囊中能够生存是其在生理、代谢和遗传上进行了复杂的适应性改变,通过产生特殊的冰活性物质、不饱和脂肪酸、色素蛋白复合物等来适应这种极端环境.同时,尽管南极臭氧层被破坏甚至出现巨大空洞,紫外线辐射显著增强,但对南极冰藻的影响并不明显.南极冰藻中的抗辐射活性物质可能起着重要作用,这些抗辐射物质往往结构新颖且活性强,能消除或减轻紫外线的伤害.     

海冰对南极磷虾（Euphausua superba）资源丰度的影响

利用1997-2008年南极磷虾产量及各月南极海冰面积数据,分析南极磷虾产量的时空分布,以及海冰对南极磷虾资源丰度的影响。结果表明,近年来南极磷虾年平均产量在11万t左右,主要来自48渔区,渔汛期为3—7月。但不同渔区（48．1区、48．2区和48．3区）在不同年份和季节,其产量和CPUE均有明显差异。分析认为,48区...     

南极的海冰区生态学研究

海冰的广泛分布是南大洋最显著的自然环境特征,冬季海冰的覆盖面积高达20×10~6平方公里,夏季减少为4×10~6平方公里。南极海冰的存在和消长将对包括水柱中的初级产量直至以海冰作为栖息地的海鸟以及企鹅和海豹等哺乳动物的整个南极生态系统产生极其重大的影响。海冰本身也支持了一个高生产力、以冰藻(生长在冰中的藻类)为中心的生物群落,它将提供20％以上的南大洋生源碳产量,在南大洋     

基于SMAP卫星雷达资料的海冰检测技术

利用SMAP卫星雷达资料与美国国家冰雪数据中心(NSIDC)发布的近实时逐日极区网格化海冰密集度数据建立匹配数据集,分析了海冰和海水的L波段雷达后向散射特性差异,建立了基于线性判别分析算法的海冰检测算法。选择Sentinel-1A SAR极地地区的海冰影像对SMAP卫星雷达资料海冰检测产品进行实验验证,结果显示二者的海冰边缘线一致,说明SMAP海冰检测算法具有较高的精度。利用SMAP卫星雷达资料制作了北极和南极地区海冰覆盖图,计算了海冰覆盖面积,通过与美国国家冰雪数据中心(NSIDC)海冰覆盖面积比较发现,SMAP检测的北极地区海冰面积略大于NSIDC,相对偏差为3.3%,SMAP检测的南极地区海冰面积略小于NSIDC,相对偏差为1.8%,表明二者的覆盖面积基本一致,证实了SMAP海冰检测算法的精度。     

预报中心信息管理室现有如下资料

1.《南极海冰图集及资料》。资料样本年限为1973～1986年。内容有:(1)南极海冰密集度分布图;(2)南极海冰面积指数;(3)南极海冰长期变动图.2.《南半球500百帕平均高度及距平图集》.运用1972年5月～1990年4月共18年美国NCAR华盛顿天气预报中心和欧洲中期天气预报中心发布的南半球逐日500百帕5×5经纬度网格点高度资料,计算了多年平均的候、旬、月高度场和逐年逐月的平均高度及距平,并参考常规资料分析绘制而成。     

南极海冰微型生物的研究概况

海冰生物,主要指生长和繁殖在海冰表层、底层以及冰内的微型动、植物。从1847年胡克(Hooker)首次在南极海冰上发现硅藻,迄今已有一百三十多年。南极海冰微型生物的研究大致可分两个时期:本世纪六十年代以前为一个时期,这一时期的研究侧重分类学和生物地理学方面;六十年代以后转到了以自然生态学为主兼及其他学科方面的研究。近年的研究成果表明,海冰微型生物,尤其是硅藻,在南极海洋生态系统中起着极为重要的作用——参与了南大洋和极区海域的能量和物质循环。这一循环系统的结构及内在关联可用图1表