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Nature Communications 发表我院刘忠方教授研究成果,揭示北极海冰消融机理

时间:2021-03-13浏览:10

看过好莱坞大片《后天》的人一定心有余悸,电影以极其震撼的视觉特效描绘了全球变暖带来的惨烈浩劫:由于北极冰川消融,大量淡水注入北大西洋,导致大西洋经向翻转流(AMOC)停滞,阻断了低纬向高纬的热量输送,使得北半球进入新的冰河时期,飓风、海啸、地震、洪水、严寒等一系列的灾难接踵而至。

这样的可怕场景会发生在我们现实生活中吗?电影虽然虚构夸张,但也并非危言耸听或荒诞不经。目前,由于全球变暖,北极海冰正在加速消融,北极升温比全球平均快2-3倍,出现所谓的北极放大效应。研究表明,北极海冰消融已经导致AMOC减弱,全球极端天气、气候和环境事件发生频率显著增加。

作为全球气候变化的放大器,北极海冰的消融毫无疑问正在受到人类温室气体排放的影响。IPCC气候模式预测,到本世纪中期,北极恐将面临夏季无冰的状况,而实际的北极海冰消融比大多数气候模式预测的还要快,根据卫星观测,如果北极海冰维持现在的消融速率,这种夏季无冰的状况可能会提前到本世纪30年代。另一方面,北极海冰夏季消融存在巨大的年际变率和空间差异,最快的消融发生在西北冰洋地区(图1)。这些均表明,北极海冰消融除了受温室气体强迫,还受到大尺度的海气环流影响,但具体的机制尚不清楚。


1. 观测的西北冰洋夏季海冰变化与PNA. a, 北极海冰密集度(SIC)线性趋势. b, 北极SIC相对于PNA指数的回归模态. c, 西北冰洋SICPNA指数时间序列.

 

同济大学刘忠方教授与合作者利用观测和气候模式研究发现,太平洋—北美型遥相关(PNA)是西北冰洋海冰消融的一个重要驱动因素,其解释了该地区25%以上的海冰年际变化;最近持续正的PNA趋势加剧了西北冰洋地区的热量和水汽输送,使得该地区的温度、湿度和向下的长波辐射显著增加,从而加速了其海冰消融。PNA作为北半球大气变化的一种主要模态,不仅受气候系统内部变化影响,也受到人类活动强迫。全球变暖背景下,PNA指数持续增加,这意味着未来北极海冰会以更高的速率消融。该项研究不仅有助于在PNA框架下解读历史时期北极地区的水文气候变化,也为未来北极海冰变化预测提供了新的思路。