1.南极冰盖表面融化与大尺度环流因子

        气候变化如厄尔尼诺与南方涛动（El-Niño Southern Oscillation，ENSO）现象以及南半球环状模（SAM）会对南极冰盖尤其是西南极冰盖表面融化造成影响。强厄尔尼诺事件造成东太平洋表层海水和近地表大气升温，导致西南极大范围融化，如发生在2016年1月的西南极大范围的融化事件就是由强厄尔尼诺事件导致的。厄尔尼诺现象可以通过南方涛动指数（Southern Oscillation Index，SOI）反映，长时间的负（正）相位SOI代表热带太平洋东部海水异常暖（冷），即典型的厄尔尼诺（拉尼娜）现象。SAM是南半球大气环流逐月和年际变化的主导模式，SAM异常对南极表面温度、海洋环流和南半球气候等方面都有很大的影响。当SAM处于正相位时，南大洋西风漂流加强，阻碍南极与低纬度之间的热量交换，从而导致南极地区变冷。自上世纪70年代以来，南极地区气温缓慢下降的趋势与夏秋季节SAM的增强非常相关。

        融化指数与SAM（10月至次年1月）及SOI均呈负相关，但SAM对南极表面温度变化的驱动作用比SOI更大。1999—2019年标准化融化指数、SAM及SOI如图2-27所示，在1999/2000、2018/19年，SAM处于明显的正相位时，融化指数均较小。当SOI也处于正相位时，西南极的冷却效应增强。

图2-27 标准化融化指数、南半球环状模及南方涛动指数

       除了大尺度环流因子ENSO外，阿蒙森低压也是影响南极西部气候变化的重要局部环流系统。21世纪以来，夏季阿蒙森低压呈增强趋势（图2-28）。阿蒙森低压加强导致北风加强，使得海洋上空暖湿气流穿过南极半岛西侧，导致西南极表面温度升高以及降水增加，加剧表面融化。而夏季阿蒙森低压经度位置向西偏移将加强南极半岛的南风，降低表面温度；同时，罗斯冰架的北风也将增强。

图2-28 夏季阿蒙森低压经度位置及相对强度年际变化

2.南极冰盖表面融化与气温、海冰变化

       利用气候再分析资料对南极冰盖的夏季气温进行分析，结果显示南极冰盖夏季平均气温随纬度增加而降低（图2-29），融化区域和温度较高的沿海地区具有较好的一致性。夏季气温变化趋势（图2-30）和融化天数变化趋势（图2-6）一致性较好，南极半岛和东南极的麦克罗伯特森地、伊丽莎白公主地呈现降温趋势，这些区域融化天数也在减少；其余地区近20年间呈现增温趋势，对应融化天数的增加。

图2-29 1999—2019年南极夏季2 m气温平均值

图2-30 1999—2019年南极夏季2 m气温平均值

        将南极冰盖气温变化趋势分为升高和降低两类进行统计，67%的融化天数增加区域伴随着气温的升高；63%的融化天数减少区域伴随着气温的降低。这表明气温变化是影响南极冰盖融化的重要因素，同时也表明南极冰盖融化受到多种因素的影响，气温的波动并不一定对融化状况改变起到决定性作用。极地冰雪融化和气温之间是复杂的非线性关系，即使当气温低于融点时，太阳短波辐射也会穿透积雪表层，导致次表层的升温甚至融化。

        南极冰盖表面融化与临近海域海冰密集度也密切相关。海冰状况可以通过调节海气之间的水热交换，影响流入西南极冰盖的海洋气团中的能量，从而影响冰架表面的融化状况。海冰融化的提前以及海冰的减少导致海洋—冰盖的热量交换增加，使得冰盖表面水汽增加以及气温升高，从而促进冰盖表面融化。如图2-31所示，威德尔海夏季海冰密集度增加，罗斯海夏季海冰密集度减少，这种现象促进了南极半岛气温降低和表面融化减少，以及罗斯海沿岸区域气温升高和表面融化增加。

图2-31 1999—2019年南极周边海域夏季海冰密集度变化趋势

       1999—2019年夏季SAM增强，威德尔海海冰密集度增加和阿蒙森低压中心的西移，导致南极半岛“变冷”，融化也随之减少。但研究表明，温室气体浓度的持续上升，将进一步加剧绕南极西风。仅从大气环流变化来看，可以预测本世纪冬季融化将加剧，影响的程度随大气中温室气体浓度的增加而增加。同时，气候模型预测，随着全球大气持续变暖，南极冰盖特别是西南极冰盖的表面融化也会加剧。届时，加剧的表面融化可能增加冰架的不稳定性，甚至触发冰架崩解。而在另一方面，融水直接造成的南极冰盖物质损失和海平面贡献将不能被忽略。