空天院科研人员揭示南极地区海-冰-气相互作用机制及其对冰盖表面融化的影响

　　表面大气温度(SAT)变化直接影响到南极夏季冰盖表面融化。但南极地区地表大气温度变化强烈且区域差异较大，其不同区域表面大气温度(SAT)变化呈现出大幅上升和下降趋势。一方面极地放大效应会加剧区域变暖，另一方面平流层臭氧消耗和极端的年代际变化又会导致区域变冷。此外，热带强迫、环极西风强度和位置的变化以及暖湿海洋气团的入侵，都极易导致南极SAT的波动。因此，揭示SAT变化各影响因素（海洋-海冰-大气）对南极冰盖表面融化的作用机制，对于理解全球变暖背景下南极冰盖表面冻融变化有着重要意义。然而，这方面的研究目前仍非常有限。

　　该团队采用被动微波遥感数据及自动气象站气温观测数据，发展了基于机器学习方法的南极冰盖表面冻融监测方法，发现了近40年（1978-2020年）南极冰盖融化季整体推迟的现象，并揭示了海洋-海冰-大气相互作用机制（海冰密集度（SCI）、感热通量、潜热通量和南半球环状模（SAM）之间的作用）对南极冰盖冻融的影响。

　　研究表明南极冰盖表面融化季不仅“来得晚”，而且“走得也晚”，具体表现为：在40余年观测期内，南极大部分融雪地区的融化开始和结束时间都经历了推迟，其中67%的融雪区域融化开始推迟、65%的融雪区域融化结束日期也推迟，且融化开始和结束日期的累计延推迟时间占整个夏季融化期的10-15%。

　　研究团队通过Granger-causality分析，阐明了南极冰盖表面融化季推迟机制：在南极春末和早夏时期，受西风急流向极地移动影响，极地附近地表温度下降，使得南极冰盖表面融化开始时间推迟；而在南极夏末时期，由于海冰范围变小，从海洋释放到大气的热量增加，致使冰盖表面融化结束时间也被推迟。

　　由于冰盖表面融化季的整体推迟，导致高反照率条件越过了太阳辐射峰值，从而减少了地表净太阳辐射。该团队评估了南极冰盖表面融化季推迟对地表净太阳辐射变化的影响，发现在融雪区域融化季推迟能够改变年地表净太阳辐射为-5 3 1018J/年（或每年-0.26 0.14W/m ）。相比海冰增加造成的地表净太阳辐射变化（每年-0.19 0.31W/m ），融雪区域融化季推迟对辐射平衡总变化的影响更多。该研究指出将冰盖表面融化过程纳入到气候和冰盖模型将有助于更好地改进对区域气候变化、冰盖物质平衡和海平面上升的预测。

　　该研究成果发表在多学科综合类顶级期刊《National Science Review》（IF:23.178）上。梁雷博士为论文第一作者，北京师范大学John C Moore教授和空天信息创新研究院研究员李新武为通讯作者。

        论文链接：https://doi.org/10.1093/nsr/nwad157

 

基于SMMR和SSM/I数据的1978-2020年南极冰盖融雪时空变化

 

南极五个区域融化时间与SAM、SIC和湍流热通量之间的Granger因果关系检验