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南极冰盖融化“重灾区”——南极半岛

        南极半岛纬度较低(图2-10),是南极洲温度最高、降水最多的地方。南极半岛融化范围约占南极冰盖整体融化范围的20%,融化量占整个南极冰盖融化量的66%。

图2-10 南极半岛卫星影像图(图中A、B和C分别为后文中卡比尼特湾、米尔湾和旋风湾的位置示意)

        南极半岛对气候变化非常敏感。上世纪下半叶,南极半岛是地球表面增温最明显的地区之一,表面融化也较为剧烈。但自1999年以来,南极半岛表面融化减弱、冰川和冰架前缘回退减缓。

1.南极半岛融化特征

      1.1南极半岛融化状况

        上世纪下半叶经过快速局部变暖后,21世纪初期,南极半岛进入“全球变暖间歇期”。变冷趋势在南极半岛北部和东部比较明显,相应地,南极半岛北部和东部融化呈现减弱趋势(图2-11),融化变化的趋势与表面温度变化趋势一致(图2-12)。南极半岛融化减少可以归因于21世纪以来威德尔海海冰增加和环流异常导致的气候变冷。

图2-11 1999—2019年南极半岛融化变化趋势

图2-12 1999—2019年南极半岛夏季2 m气温变化趋势

      1.2.南极半岛东西部融化状况对比

        南极半岛高耸的山脉导致半岛东西部气候差异明显。西部是海洋性气候,降水量较大;东部是大陆性气候,海岸地区年均降水量仅有400 mm(图2-13(a))。南极半岛的平均表面温度随纬度和海拔呈现梯度分布(图2-14)。同一纬度上,南极半岛东部平均温度比西部低3~5℃,但南极半岛东西部的融化量几乎相同(图2-13(b))。来自格雷厄姆地背风坡的焚风是导致南极半岛东部山麓剧烈融化的主要原因,干燥绝热的焚风具有低湿度和高温度的特征,有利于融化现象发生。由于焚风事件的发生,南极半岛东部的拉森C冰架融化强烈,部分地区形成冰面湖。

图2-13 1999—2019年南极半岛平均降水量及融化量((a)平均降水量;(b)平均融化量)

图2-14 1999—2019年南极半岛夏季2 m平均气温

2.南极半岛冬季融化及其成因

        现场和卫星观测均表明,南极半岛在极夜期间也会发生剧烈融化,融化强度峰值甚至超过夏季。冬季融化可能是格雷厄姆地背风坡的焚风造成的,干热的焚风能导致气温升高至融点以上。厄尔尼诺等异常环流也会使得海洋上空的暖湿气流入侵南极半岛,造成气温上升、冰雪融化。

        1999—2019年南极半岛冬季平均融化天数如图2-15所示,融化事件多发生在拉森C冰架及威尔金斯冰架。在2016年,南极半岛发生了剧烈的冬季融化,拉森C冰架触地区域和威尔金斯冰架融化天数达20天以上。2016年6月,南极半岛大约有三分之一的区域仍处于融化状态(图2-16)。

图2-15 1999—2019年南极半岛冬季平均融化天数

图2-16 南极半岛冬季逐日融化面积

        即使是在没有太阳辐射的冬季,南极半岛表面融化也会形成冰面湖。卡比尼特湾、米尔湾和旋风湾的冰面湖如图2-17所示,其在南极半岛的位置见图2-10。表面融化产生的融水在冬季仍然可以持续地威胁冰架的稳定性。

图2-17 南极半岛东部冬季冰面湖

        在2015—2017年间,拉森C冰架触地区域的冬季融化量占全年总量的25%,这一极端冬季融化现象与焚风增强有关。受2015/16年强厄尔尼诺事件影响, 2015/16年拉森C冰架卡比尼特湾焚风出现的频率达到自上世纪90年代以来的最高值。

        焚风增强及异常环流事件的发生,导致自1999年来南极半岛拉森C冰架和威尔金斯冰架冬季融化呈现明显的增加趋势(图2-18)。在未来几十年,预计南半球环状模(Southern Annular Mode,SAM)在冬季愈加趋向于正相位,南极与低纬度之间的热量交换增加,焚风事件的频率会随之增加,进而产生异常升温和融化现象,导致冬季融化加剧。

图2-18 1999—2019年南极半岛冬季融化天数变化趋势