南极海冰的长期变化趋势

本文使用了ＷＤＣ－Ａ提供的按ＷＭＯ标准格式化的ＳＧＲＩＤ海冰资料和ＮＳＩＤＣ提供的ＳＭＭＲ和ＳＭＭ／１的亮温微波资料，将这些资料同化处理使海温序列延长为１９７３－１９９４年。利用上述资料研究海冰的长期变化趋势，发现７０年代前期海冰迅速增多到中期达最大值，后期到８０年代前期迅速减少到最少，８０年代海冰持续偏少或在平均值附近振动，９０年代前期海冰又开始缓慢增多。     

北极海冰的变化特征

本文使用了北极海冰１９７２～１９８９年的资料，分析了北极海冰的区域特征、季节变化和长期变化的特征。发现由于北极海冰南侧被殴亚和北美大陆所包围，处于基本封闭状态，只有通过白令海峡与太平洋相连和格陵兰海和娜威海与大西洋相连的两个通道，其环境条件与南极海冰绝然不同，因此其特征也明显不同。１、季节变化小。净冰面积冬季是夏季的２倍左右，而南极海有６倍之差。２、海冰寿命较长。以多年冰为主，平均寿命为１．３年。     

南极普里兹湾达恩利角固定冰附近局地高密陆架水的来源

本文采用固定冰数据集和南极象海豹获取的现场观测数据集,分析了南极达恩利角固定冰附近局地高密陆架水的变化。结果表明：首先,达恩利角固定冰存在显著季节变化,对于达恩利角冰间湖及局地高密陆架水的生成都具有重要影响。其次,达恩利角固定冰在2000−2014年期间年际变化很小,无显著增减趋势。第三,达恩利角固定冰附近局地高密陆架水有两个显著来源：（1）3−4月,达恩利角固定冰快速生成时伴随着强烈的盐析作用,进而局地生成高密陆架水;（2）5月,达恩利角固定冰达到最大范围,局地盐析作用减弱至很小,而上游在冰架水抑制作用减弱后,麦肯基湾冰间湖海域的高密陆架水生成增强,能够向西北输运至达恩利角固定冰附近。本研究初步证明达恩利角固定冰除了维持达恩利角冰间湖存在的作用外,对局地高密陆架水生成也可能有重要影响,同时指出一条重要的水团输运路径,这有助于提高对达恩利角附近冰−海相互作用的理解,对该地区开展更多观测或模拟研究是必要的。     

基于1997—2017年遥感数据的南极海冰时空变化分析

基于1997—2017年美国国防气象卫星DMSP的SSM/I数据和NASA TEAM算法反演出南极整体海冰、多年冰和一年冰密集度,进而对南极海冰进行时空变化分析。从时间上看:南极整体海冰面积呈小幅增长趋势,增长率约为1.11%/a;海冰面积为周期性变化,最小值出现在每年2月,最大值出现在每年9月,年均海冰面积约为12.65×10⁶km²;多年冰呈减少趋势,下降率约为1.15%/a,平均每年减少约0.015×10⁶km²;一年冰处于增长趋势,增长率约为2.61%/a;整体海冰、多年冰和一年冰面积在2015—2017年大幅度减少。从空间上看:多年冰主要分布在威德尔海域和大陆边缘,稳定存在多年冰的区域约占多年冰总面积的28%;南极海冰约80%为一年冰,一年冰呈环状分布在多年冰外围,稳定存在区域约占一年冰总面积的75%。     

南极海冰运动速度的变化特征及其影响因子分析

利用NSIDC提供的每日和月平均极区海冰运动矢量数据,统计分析了南极地区1979—2016年海冰运动速度的年、月尺度的时空变化特征以及近几十年南极海冰范围增加与海冰运动速度之间的关系,并讨论了影响南极海冰运动速度的主要因子。结果表明:1979—2016年南大洋全区和各扇区海冰运动速度均呈现增加趋势,春、冬季海冰运动速度增加趋势大于夏、秋季,季节差异明显;海冰运动速度与海冰范围有显著的正相关关系;海冰运动与海表面气压场密切相关,主要受低压风场的影响,威德尔海、罗斯海海冰的快速流出和顺时针旋转的特征与低压区的位置有密切关联,自由漂流区的海冰整体表现为自西向东运动。     

南极海冰异常变化与全球海平面变化

通过分析1973～1994年南极海冰的长期变化趋势和全球海平面代表站的年代际变化规律,发现南极海冰80年代明显比70年代的海冰面积偏小,海平面高度80年代平均值也明显比70年代偏高.联系两者之间的变化并分析其物理机制,指出80年代海冰变化累积距平值比70年代显著减少,标志着全球气候增暖;海水温度和大气温度都明显偏高,从而导致海冰长期累积的大量减少;水温高而引起水体膨胀,并且越是在暖年从南极大陆上的冰盖向海洋中输入的冰山就越多.由于上述多种原因综合作用的结果,造成海平面明显的上升,因此引起80年代海平面平均高度比70年代明显上升,10a平均值偏高22mm,并且分布不均匀,特别是太平洋尤为明显.东北太平洋和东南太平洋各有一大范围的海平面上升区,在白令海峡附近也有一上升区,西北和西南太平洋各有一下降区.我们认为这种状况与南极海冰持续性减少有关,这说明南大洋水温偏高,南大洋环流在南美大陆向北分支的秘鲁寒流水温也相对偏暧,这容易发生El Nino事件.El Nino事件发生时太平洋上盛行的东风减弱西风增强.原太平洋海平面西高东低的状况,因受重力和风动力的作用,使大量的海水从西向东输送,造成80年代太平洋东部上升西部下降的分布状态.     

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。     

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.     

Anomalous change of the Antarctic sea ice and global sea level change

ＡｎｏｍａｌｏｕｓｃｈａｎｇｅｏｆｔｈｅＡｎｔａｒｃｔｉｃｓｅａｉｃｅａｎｄｇｌｏｂａｌｓｅａｌｅｖｅｌｃｈａｎｇｅ￥ＸｉｅＳｉｍｅｉ;ＺｏｕＢｉｎｇ;ＷａｎｇＹｉａｎｄＢａｏＣｈｅｎｇｌａｎ（１．ＮａｔｉｏｎａｌＭａｒｉｎｅＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＦ...     

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。     

Rapid decrease in Antarctic sea ice in recent years

A 41-year Antarctic sea ice concentration(SIC) dataset derived from satellite passive microwave radiometers during the period of 1979–2019 has been used to analyze sea ice changes in recent decades. The trends of SIC and sea ice extent(SIE) are calculated during the periods of 1979–2019, 1979–2013, and 2014–2019. The trends show regionally dependent features. The SIC shows an increasing trend in most of the regions except the Bellingshausen Sea and Amundsen Sea(BA) during 1979–2019 and 1979–2013. The SIE trend shows a decreasing or decelerating trend in the period of 1979–2019((6 835±2 210) km2/a) compared with the 1979–2013 period((18 600±2 203) km~2/a). In recent years(2014–2019), the SIC and SIE have exhibited decreasing trends(–(34 567±3 521) km~2/month), especially in the Weddell Sea(WS) and Ross Sea(RS) during summer and autumn. The trends are related to regionally dependent causes. The analyses show that the SIC and SIE decreased in response to the warming trend of 2 m air temperature(T_(a-2m)) and have exhibited a good relationship with T_(a-2m) in summer and autumn in recent years. The sea ice decrease in the Antarctic is mainly caused by increases in absorbed energy and southward energy transportation in recent years, such as the increase in gained solar radiation and moist static energy from the south, which demonstrate notable regional characteristics. In the WS region, the local positive feedback from the additional absorbed solar radiation, resulting in warmer air and reduced sea ice, is the main reason for the sea ice decrease in recent years. The increase in southward energy transport has also favored a decrease in sea ice. In the RS region, the increase in southward-transported moist static energy has contributed to the decrease in sea ice, and the increases in cloud cover and longwave radiation have prevented sea ice growth.     

海洋二号微波散射计极地海冰识别算法研究

An Antarctic sea ice identification algorithm on the HY-2A scatterometer(HSCAT) employs backscattering coefficient(σ0) and active polarization ratio(APR) for a preliminary sea ice identification.Then standard deviation(STD) filtering and space filtering are carried out.Finally,it is used to identify sea ice.A process uses a σ0,STD threshold and an APR as sea ice indicators.The sea ice identification results are verified using the sea ice distribution data of the ASMR2 released by the National Snow and Ice Data Center as a reference.The results show very good consistence of sea ice development trends,seasonal changes,area distribution,and sea ice edge distribution of the sea ice identification results obtained by this algorithm relative to the ASMR2 sea ice results.The accuracy of a sea ice coverage is 90.8% versus the ASMR2 sea ice results.This indicates that this algorithm is reliable.     

国内外7种常用南极被动微波海冰密集度产品的比较与评估

围绕国内外机构发布的南极被动微波海冰密集度产品（PM-SIC）的差异和精度问题,应用MODIS和Sentinel-1反演的海冰密集度,对德国不莱梅大学（产品UB-AMSR2/ASI）、美国冰雪数据中心（产品NSIDC-SSMIS/NT、NSIDC-SSMIS/CDR、NSIDC-AMSR2/NT2）、欧洲气象卫星应用组织海洋与海冰卫星应用中心（产品OSI-SAF/BR-BST）、国家卫星海洋应用中心（产品NSOAS-SMR/NT）和国家卫星气象中心（产品NSMC-MWRI/NT2）发布的7种南极海冰密集度产品进行比较与评估。结果表明：（1）NSIDC-SSMIS/NT与NSIDC-SSMIS/CDR海冰密集度具有较高的一致性（平均偏差为−0.08%,相关系数为0.99）,NSOAS-SMR/NT与NSIDC-AMSR2/NT2间的差异最大（平均偏差为−14.41%,相关系数为0.81）;（2）7种PM-SIC的变化趋势一致,NSOAS-SMR/NT和NSMC-MWRI/NT2与其他PM-SIC的偏差具有明显的季节性差异;（3）NSOAS-SMR/NT和NSMC-MWRI/NT2与其他PM-SIC均在印度洋扇区、别林斯高晋海和阿蒙森海扇区绝对偏差较大,在罗斯海扇区差异最小。偏差较大的区域主要分布在海冰边缘区及近陆地海域,在高密集度区域差异较小;（4）应用MODIS与Sentinel-1反演的海冰密集度对7种PM-SIC验证表明,NSMC-MWRI/NT2与验证数据的一致性最高。NSOAS-SMR/NT、UB-AMSR2/ASI和OSI-SAF/BR-BST海冰密集度偏低,而NSMC-MWRI/NT2、NSIDC-AMSR2/NT2、NSIDC-SSMIS/CDR和NSIDC-SSMIS/NT海冰密集度偏高。不同海冰密集度产品的比较与评估可为发展遥感反演算法、研制和应用高质量的海冰密集度产品,更好地监测南极海冰动态变化提供依据和参考。     

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...     

1983–2022年南极夏季海冰区反照率的反转变化特征分析

海冰区反照率会影响辐射收支平衡,对全球气候变化有着重要影响。利用遥感反演的反照率数据产品分析了1983–2022年南极及其6个海域夏季海冰区反照率的时空变化,探讨了海冰密集度、气温和大气环流与海冰区反照率的关系。结果表明,卫星反演的南极夏季海冰区反照率与实测反照率结果一致。西威德尔海海冰区多年平均反照率最高（0.61）,罗斯海最低（0.45）。南极夏季海冰区反照率经历了先上升（1983–2015年）后快速下降（2015–2022年）的变化。除了别林斯高晋海–阿蒙森海海冰区反照率前后两个时段均下降外,其余5个海域和南极一样出现了变化趋势的反转。南极海冰区反照率与海冰密集度显著正相关,而与气温显著负相关。1983–2015年夏季气温降低,海冰消融减弱,海冰密集度微弱上升（0.03%/a）,海冰面积平均每10年增加2.07 × 10⁵ km²,导致反射的太阳辐射增多,反照率也微弱上升。2015–2022年夏季气温升高,海冰消融加剧,冰间水道和开阔水域增多,海冰密集度下降,海冰区吸收更多的太阳辐射,造成反射辐射减小,因而海冰区反照率快速下降。此外,南极环状模也是影响罗斯海和威德尔海海冰区反照率变化的因素之一。