极地中心极地气-冰-海研究团队在北极海冰平流输运研究方面取得新进展

       在北极变暖放大的背景之下，北极海冰作为气候变化的指示器和放大器，其时空变化对北极气候和海洋环境具有重要的调节作用。北极海冰平流输运是影响冰量变化的重要机制。作为海冰输出的主要通道，北极海冰向大西洋的平流输运还能将冰携带的物质运输出北冰洋；输出的海冰融化后形成表层淡水，极大地影响了大西洋北部的深对流和深层水形成。北极海冰外流与大尺度大气环流模式密切相关。在发生极端大气环流的情况下，北极海冰的异常输出对于其承载区——巴伦支海和格陵兰海海冰状况的季节性影响和反馈机制尚不清楚。

       近日，自然资源部极地科学重点实验室极地气-冰-海相互作用研究团队在冰冻圈科学领域高水平期刊《The cryosphere》上发表了题为“The impacts of anomalies in atmospheric circulations on Arctic sea ice outflow and sea ice conditions in the Barents and Greenland seas: case study in 2020”的学术论文。该研究以北极涛动出现极端正位相的年份为案例，阐明了2020 年冬季至春季期间大气环流异常对北极海冰外流的影响，及其对随后几个月直至初夏的巴伦支海和格陵兰海海冰状况和海洋表面温度的影响，以揭示季节性影响和反馈机制。

       研究结果表明，2020 年冬季和6月通过弗拉姆海峡、斯瓦尔巴群岛-法兰士约瑟夫地群岛和法兰士约瑟夫地群岛-北地群岛三个输出通道的海冰总面积通量高于1988–2020 年的气候平均（图1）。弗拉姆海峡作为主要海冰输出通道，占海冰面积通量总量的77.6%。较大的海冰面积通量与大气环流异常显著相关，特别是冬季北极涛动的正位相以及冬春季节横跨北冰洋东西部的气压梯度正异常对其影响显著。这种异常的冬季大气环流模式会引起风速异常（图2），从而加速北冰洋穿极流大西洋扇区的海冰运动，导致北极海冰输出量的增加。自 2020年3月以来，特别是在5至6月，研究发现北极海冰外流的异常增大导致巴伦支海和格陵兰海的海冰面积和海冰厚度增加，而海冰面积和厚度的增加进一步抑制了海表温度的升温。因此，这项研究表明，冬春季的北极海冰外流可被视为随后几个月至初夏巴伦支海和格陵兰海海冰变化的预测因子，进一步加深了对于北冰洋与外围海域之间物理联系的理解。

图1 1988-2020年通过弗拉姆海峡、斯瓦尔巴群岛-法兰士·约瑟夫地群岛和法兰士·约瑟夫地群岛-北地群岛三个通道的海冰月面积通量异常值

图2 相比1979-2020 年气候态，2020 年 1-6 月期间的月平均海平面压力和 10 米风速异常（第一和第三列），以及 2 米气温和海冰漂移速度异常（第二和第四列）

       论文第一作者为彩宝彩票和武汉大学中国南极测绘研究中心联合培养的博士研究生张凡一，雷瑞波研究员为该论文的通讯作者，翟梦茜副研究员、庞小平教授和李娜副研究员为论文的合作作者。研究成果得到了国家重点研发计划（2021YFC2803304和2018YFA0605903），国家自然科学基金（41976219和42106231）以及上海市学术带头人计划（22XD1403600）的支持。

论文链接：

Zhang, F., Lei, R.*, Zhai, M., Pang, X., and Li, N..: The impacts of anomalies in atmospheric circulations on Arctic sea ice outflow and sea ice conditions in the Barents and Greenland seas: case study in 2020, The Cryosphere, 17, 4609–4628, https://doi.org/10.5194/tc-17-4609-2023, 2023.