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冰架崩解对气候、环境变化的响应

1.冰架崩解对厄尔尼诺的响应

        厄尔尼诺会导致海温和南极冰盖气温异常升高。研究发现,2015/16年的强厄尔尼诺导致南极冰盖融化面积异常增加、南极海冰面积快速下降。本报告的研究结果首次揭示,在2015/16年强厄尔尼诺年及次年,南极冰架崩解的年频次、面积和质量都有显著增加(图3-18)。

图3-18 ENSO及冰架崩解年际变化((a)中彩色区域表示NOAA定义的中度到强厄尔尼诺(红色)和拉尼娜(蓝色)事件)

2.冰架崩解对冰盖表面融化变化的响应

        南极冰盖表面融化主要发生在冰盖边缘的冰架区域。研究表明,夏季表面融水会进入冰架裂隙,促进裂隙的垂直方向传播,导致灾难性冰架崩解的发生。目前认为这种触发冰架快速崩解的机制仅出现在增温明显的南极半岛区域。本报告的研究表明,冰架月崩解频次呈现出明显的季节特征,与冰盖月最大表面融化面积变化趋势相似,两者呈正相关但不显著,崩解高峰出现在2月,而冰盖表面融化高峰出现在1月(图3-19(a))。2005—2019年的14年间,南极年最大融化面积与冰架年崩解频次、面积和质量均呈现出显著的正相关,即冰盖表面融化面积越大的年份冰架崩解越多。其中,年崩解频次和崩解面积与年最大融化面积的相关性较高(图3-19(b)),即大气变暖可能加剧冰盖表面融化,融水量增加,融水触发裂隙扩张的概率增加,冰架崩解加剧。这种触发机制不仅仅局限在南极半岛地区。

图3-19 南极冰盖最大融化面积与崩解的季节变化和年变化((a)季节变化;(b)年变化)

3.冰架崩解对海冰变化的响应

        冰架被海冰包围,冰架崩解受邻近海域海冰分布的影响明显。本报告研究表明,南极冰架月崩解频次与南极月海冰面积均呈现出明显的季节特征,变化趋势完全相反,且呈显著的负相关,在2月海冰面积最小的时候崩解最频繁(图3-20(a))。2005—2019的14年间,南极年海冰面积和冰架年崩解频次、面积和质量均呈负相关,尤其是年崩解频次与年海冰面积呈显著的负相关(图3-20(b)),即年海冰面积越小的年份崩解越频繁,海冰分布对崩解的影响不容忽视。

图3-20 南极崩解频次与海冰面积的季节变化和年变化((a)季节变化;(b)年变化)

       相关分析表明,2005—2019年不同海域年海冰面积与年崩解频次均呈负相关关系,其中,罗斯海呈显著负相关,其次是印度洋扇区和西太平洋扇区,而威德尔海和别林斯高晋/阿蒙森海仅呈现弱的负相关。

        卫星数据显示从1979年开始,南极的海冰面积稳步增长,并在2014/15年达到了历史最高,随后开始急剧下降,到2016/17年降至40年来的最低点,至783万km²,2017/18年略有回升后又开始下降。在2014/15年之后海冰急剧下降的情况下,南极冰架崩解明显加剧,崩解周期在减小,冰架在进一步退缩。