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南极冰架崩解的年际和季节特征

1.冰架崩解的年际特征

        2005—2019年,南极冰架崩解面积在1 km²以上的崩解事件共发生了1786次,年均崩解面积为3411.4 ‬km²,年均崩解质量为771.1 Gt。

        按照面积将年崩解事件划分为小型(1~10 km2)、中型(10~100 km2)、大型(100~1000 km2)和特大型(>1000 km2)四个尺度。随着崩解尺度变小,崩解频次成倍数增长。2005—2019年,小型、中型、大型和特大型崩解频次占比分别为71.9%、24.3%、3.5%和0.3%;崩解面积占比分别为9.5%、26.2%、33.7%和30.6%;崩解总量占比分布与崩解面积相似,分别为8.5%、25.8%、37.2%和28.5%。

        不同尺度的冰架崩解频次、面积和质量占比的年波动幅度较大。尽管小型崩解面积占比小,但不可忽略,有的年份占比可超过四分之一,例如2017/18年小型崩解的面积和质量分别占当年总量的33.2%和26.0%。中型崩解面积和质量占比年波动幅度较大,在15.6%~79.7%之间。大型崩解频次在1.0%~9.7%小幅波动,崩解面积和质量年波动幅度在4.5%~71.7%之间。特大型崩解仅发生在五个年度中,但其崩解面积在当年中占比均超过50%,2011/12年单次特大型崩解的面积占到了全年崩解面积的67.5%。

        不同尺度的崩解在频次、面积和质量上均没有显现一致的年际变化趋势,但崩解总频次、总面积和总质量的年际间变化趋势基本一致。如图3-1所示,上述三个变量在2005/06—2014/15年震荡相对平缓,2015/16年受强厄尔尼诺影响,崩解面积和质量在次年达到峰值,是平均值的2~3倍。

图3-1 2005—2019年南极冰架不同尺度年崩解事件分布

        小型、中型崩解占比之和与大型、特大型崩解占比之和在年际间相对稳定。如图3-2所示,小型崩解的频次高,每年都占全年崩解频次的50%以上,但是在大多数年份的面积和质量占比都小于20%,年际间波动较小;中型崩解的频次占比较为稳定,但面积和质量占比的波动较大;大型和特大型崩解事件频次占比一直保持10%以下的低位,但在绝大多数年份,其面积和质量占比都在50%以上,年际间波动较小。

图3-2 2005—2019年南极冰架不同尺度年崩解事件占比

        2005—2019年南极冰架不同尺度年崩解事件空间分布如图3-3所示。除2011/12—2015/16年外,小型、中型崩解在南极半岛、西南极和埃默里冰架以东和罗斯冰架以西的东南极区域广泛分布,年际间的空间分布差异主要体现在埃默里冰架以西和龙尼–菲尔希纳冰架以东的东南极区域,而2011/12—2015/16年,小型崩解主要集中在西南极,在东南极的分布较其他年份来说更为稀疏;大型崩解主要集中在中型冰架区,分布较随机,南极半岛和西南极较为活跃;特大型崩解仅在西南极发生过2次,在南极半岛发生过2次,在东南极发生过1次。

图3-3 2005—2019年南极冰架不同尺度年崩解事件的空间分布

2.冰架崩解的季节特征

       2010—2019年南极冰架在每个月都有崩解发生。崩解频次具有明显的季节性,崩解主要集中在南极暖季,占总频次的66.9%,其中,2月崩解频次最高,其次是1月和3月,分别占26.4%、22.3%和18.2%;7月崩解频次最低,仅占1.7%。2017年7月拉森C冰架发生了面积超过6000 km2、质量超过1100 Gt的特大型崩解,因此,崩解面积和质量在7月出现一个异常的峰值。崩解面积和崩解质量呈现出一定的季节性分布,12月至次年3月逐月增加,4月开始下降,6月最小,10月为小峰值。

       不同尺度的月崩解事件的频次、面积、质量分布随着尺度的增加其季节性规律减弱。如图3-4所示,小型、中型崩解在2月发生的频次都是最高的,且三种尺度崩解的月季变化趋势大致相当,都表现为4—10月之间崩解发生频次稳定且处于较低值,10月到次年2月崩解发生频次逐步上升,到3月稍有下降但仍处于高位,4月继续下降保持相对低位水平。同样的,小型、中型崩解的面积和质量也表现出了和频次分布相似的季节性特征。大型崩解的面积和质量总体上在南极暖季处于高位,但其它个别月份仍出现较高值。在观测期内,特大型崩解的分布在频次、面积、质量方面都未体现出季节性及规律性。

图3-4 2010—2019年南极冰架不同尺度月崩解事件分布

        不同尺度月崩解事件的频次、面积、质量分布占比在没有特大型崩解发生的年份相对稳定。如图3-5所示,小型崩解频次占比最高,为60%左右。小型崩解和中型崩解面积占比最高的月份都是1月,分别占26.8%和54.3%;大型崩解面积占比最高的月份是3月,达到64.9%。崩解质量占比的分布及变化趋势与崩解面积相似。

图3-5 2010—2019年南极冰架不同尺度月崩解事件占比

        2010—2019年南极冰架月崩解的空间分布如图3-6所示。在崩解频繁发生的1—3月,小型崩解覆盖范围最大。其他月份中,崩解最频繁的是西南极地区小型和中型冰架,其次是埃默里冰架以东的东南极区域,在埃默里冰架以西的东南极区域崩解鲜有发生。观测时间区间内,大型崩解在西南极相对频发,其中2月的大型崩解仅集中在西南极和东南极威尔克斯地地区,但3月的大型崩解分散在南极各个地区。特大型崩解在7月和4月各发生过一次,分别发生于南极半岛和西南极。

图3-6 2010—2019年南极冰架不同尺度月崩解事件的空间分布