南极海冰快速下降历史事件的时空特征分析

卫星记录以来,南极海冰范围发生5次快速下降事件,研究这5次事件的时空特征,对进一步认识海冰快速下降事件的物理机制具有重要意义。基于海冰范围和海冰密集度的卫星数据,从时间和空间两个维度总结5次南极海冰快速下降事件的特征,再结合大气和海洋各项环境因素的再分析数据,探讨海冰快速下降的影响因素及其驱动过程。结果显示:南极海冰快速下降的空间分布存在季节性差异, 2021年8～12月以及2016年8～12月的春季南极海冰快速下降由别林斯高晋海、威德尔海、印度洋和西太平洋区域的海冰减少所主导; 2010年12月至2011年4月以及1985年12月至1986年4月的夏季南极海冰快速下降由威德尔海、罗斯海沿岸和西太平洋区域的海冰减少所主导;2008年4～8月的冬季南极海冰快速下降则由别林斯高晋海和西太平洋的部分区域的海冰减少所主导。探究影响海冰的环境因素发现,海表面温度和海表面净热通量对海冰减少的热力效应影响具有区域性差异。此外,南极海冰快速下降受阿蒙森低压的影响,相应的海表面风异常既通过经向热输运的热力效应导致海冰减少,也通过风的动力效应驱动海冰漂移使得海冰密集度降低。     

不同MSS模型及其北极海冰干舷的多时空差异分析

基于2017年4月、2018年4月和2019年4月的CryoSat-2 L1B数据,比较分析了UCL13、DTU10、DTU13、DTU15和DTU18 5种不同平均海表面高度(MSS)模型及其反演的北极海冰干舷的多时空尺度差异。以UCL13为基准,对比分析不同MSS模型的差异和所反演的海冰干舷的差异,实验结果表明,不同MSS模型之间的平均绝对偏差范围为0.19～0.26 m,标准差范围为0.55～0.57 m,其中DTU18与UCL13的差异最小。以UCL13为基准,其他4种MSS模型反演的海冰干舷的平均绝对偏差为0.50～0.79 cm,标准差范围为1.17～1.74 cm。通过与冰桥计划(Operation IceBridge,OIB)机载数据相比,5种MSS模型反演的海冰干舷的相关系数范围为0.70～0.71,均方根误差范围为7.7～7.8 cm。故不同MSS模型之间的偏差对整个北极地区的海冰干舷反演的影响较小,偏差以相同的方式影响冰间水道和浮冰高度测量,因此相互抵消,但在冰间水道分布稀疏的区域,如加拿大群岛北部和拉普捷夫海区域,不同MSS模型反演的海冰干舷差异较大。     

南极海冰面积变化特性及其与赤道太平洋海表面温度的联系

南极海冰面积变化特性及其与赤道太平洋海表面温度的联系陈锦年,乐肯堂,于康玲,张彦臣（中国科学院海洋研究所,青岛２６６０７１）（青岛海洋大学,青岛２６６００３）关键词南极海冰面积,赤道太平洋海表面温度,厄尔尼诺１引言８０年代以前,人们对南极实地考察、资...     

楚科奇海海冰周年变化特征及其主要关联因素

利用1999年美国国家冰雪资料中心的各种卫星遥感综合分析数据对楚科奇海海冰周年变化进行详细分析，将全年的海冰变化过程分成密集冰封期、东岸融化期、单湾结构期、双湾结构期、三湾结构期、全线北撤期、南进封闭期、全面冻结期8个阶段。海冰冻结期仅2个月，海冰融化期持续4～5个月，说明融冰过程的吸热是个漫长的过程。太平洋与北冰洋海面高度差形成的正压压强梯度力是白令海水进入北冰洋的主要动力，白令海水进入冰下形成的暖水海冰边缘区是海冰融化的重要机制。白令海水在楚科奇海扩散过程受到海底地形产生的Taylor柱效应的显著影响，使其产生绕过浅滩，沿海谷流动，在海谷的方向上输送更多的水体和热量的现象，形成海冰融化的湾状结构。楚科奇海的局地风场也是海冰形态变化的重要因素之一。局地风场在冬季阻碍白令海水的入流，而在夏季促进白令海水的入流。     

白令海和鄂霍次克海的海冰偶极子及其对大气环流的影响

基于海冰历史资料的分析表明,白令海和鄂霍次克海的海冰密集度分布在某些年份表现出反位相变化的特征,尤其以冬季最为明显.合成分析的结果表明这种偶极子型海冰异常可能对大气环流(气温和位势高度)产生一定的影响.利用大气环流模式,在给定理想化的白令海、鄂霍次克海偶极子型海冰异常的情况下,通过20个冬季(1-2月)大气环流模式的集合强迫试验,研究了大气环流对这种偶极子型海冰异常的响应特征,数值试验结果与基于观测资料的合成分析比较一致:低空气温对于偶极子型海冰强迫表现为比较明显的对称性响应,气温变化具有垂直斜压的结构,气温变化主要集中在低空;高空大气温度和各层的位势高度的变化均具有显著的非对称性特征,位势高度的变化具有垂直正压结构.参考已有的理论和模拟研究结果,指出高纬地区低空大气的温度变化受直接热力学调整过程的影响明显,对称性响应分量明显,而高层大气温度和各层的大气位势高度变化是由直接热力学调整和间接动力过程响应所共同控制,非对称分量占主导.     

冬季鄂霍次克海海冰对北太平洋风暴轴年际变化的影响

利用北极海冰密集度资料和NCEP＼NCAR再分析资料，运用统计方法讨论了冬季鄂霍次克海及其邻近海区海冰异常与同期北太平洋风暴轴的联系。结果发现，冬季鄂霍次克海西南部海区海冰面积异常与北太平洋海温异常共同作用对北太平洋风暴轴在西北一东南方向的伸缩及强度的年际变化有重要影响，而在海温异常的共同作用下，鄂霍次克海东北部及舍列霍夫海海区海冰面积异常则主要影响风暴轴的南北位移和强弱。     

普里兹湾海冰季节性变化的高分辨率数值模拟

普里兹湾海冰以一年冰为主,海冰覆盖存在较大的季节性变化.海冰的分布及其季节性变化主要受当地大气环流及海流的影响.基于一个海洋-海冰耦和模式,模拟研究了该海区海冰的季节性变化特征.海洋模式基于MIT环流模式(MITgcm),海冰动力学模式参考Hibler类型的VP模型,热力学过程取自Winton三层模型.模式区域覆盖整个...     

辽东湾近岸堆积冰表面形态特征分析

2005 年 1 月在辽东湾盘锦市附近的海滨进行了堆积冰表面形态的现场调查.使用全站仪测量了 5 条不同起伏程度的堆积冰表面轮廓剖面,利用表面起伏高度数据和表面轮廓线在平均高度处的切角数据分析了堆积冰表面形态特征.对堆积冰区内的 3 个冰脊进行了内部层状结构观测,外部破碎冰块尺寸测量和 1 个冰脊涨、落潮时表面高度变化测量.利用这些数据,描述了冰脊内的分层结构;统计分析了冰脊外表层的破碎冰块尺寸并得到描述它们的主要参数值.此外,对冰脊涨、落潮时的表面形态进行了三维仿真绘图并计算了其表面形态参数.     

埃尔尼诺的模拟和预测

众所周知,埃尔尼诺是以出现在美洲秘鲁和厄瓜多尔沿海区域数千千米尺度的异常高的暖水为特征的异常的海洋和天气事件,当埃尔尼诺现象出现时,全球性的大气环流发生变化,出现全球性天气异常.因而,它已被看成是全球年际气候变化的最突出的一种标志.     

北极楚科奇海海冰面积多年变化的研究

北极气候系统正在发生显著变化,其中,海冰面积和厚度的减小是其最主要的特征.楚科奇海是海冰面积变化最有代表性的区域.文章利用积累了9a的高分辨率海冰分布数据研究海冰面积的多年变化特征.结果表明,各年的冰情有显著的季节内变化,海冰面积距平曲线体现了不同时期海冰面积变化的动态过程.在1997~2005年间,楚科奇海海冰面积经历了轻(1997年)-重(2000~2001年)-轻(2002~2005年)的变化过程.9a的数据总体上体现了海冰面积减小的趋势,2005年的冰情呈现了历史新低.每年融冰期的长短与冰情轻重有密切的关系,冰轻年份融冰开始时间早,冻结结束时间晚.各年海冰面积最小值发生在9月下旬至10月初,各个年份海冰最小面积差别很大.有的年份只有4%,而重冰年可以大于50%.文章采用4个重要参数表达海冰多年变化.其中海冰面积指数反映了当年总体平均的海冰面积距平;海冰最小面积反映了融冰期海冰的极限情况;上一个冬季的气温积温也与翌年海冰面积有良好的关联;分析了风场对海冰的影响,表明风场在融冰期能够在短时间内改变海冰的覆盖面积.     

夏季楚科奇海河水与海冰融化水组分的空间变化特征

通过对2008年夏季楚科奇海水氧同位素组成的分析,运用S、δ18 O的质量平衡关系计算出河水组分和海冰融化水组分的份额,揭示出楚科奇海河水和海冰融化水组分的空间变化规律,并探讨其影响因素。楚科奇海河水组分的份额介于1.9%~18.4%之间,呈现随深度增加而降低的趋势;河水组分积分高度的变化范围为1.3~16.6m,平均为(4.8±4.0)m。河水组分份额与积分高度均呈现东高西低、北强南弱的特征,与太平洋入流东侧为富含河水组分的阿拉斯加沿岸流、西侧为低河水组分的白令海陆架水,以及北部海域受波弗特流涡埃克曼辐聚作用的影响有关。海冰融化水份额呈现随深度增加而降低的趋势,20~30m以深受到冬季海冰形成时所释放盐卤水的明显影响。海冰融化水积分高度的变化范围为-3.2~1.7m,平均值为(-0.3±1.2)m,其空间分布呈现东低西高、南强北弱的特征,与太平洋入流输入通量的时间变化以及输入路径的西偏有关。     

北极海冰变率的独特模式及其与大气强迫的关系

The spatial structure of the Arctic sea ice concentration(SIC) variability and the connection to atmospheric as well as radiative forcing during winter and summer for the 1979–2017 period are investigated. The interannual variability with different spatial characteristics of SIC in summer and winter is extracted using the empirical orthogonal function(EOF) analysis. The present study confirms that the atmospheric circulation has a strong influence on the SIC through both dynamic and thermodynamic processes, as the heat flux anomalies in summer are radiatively forced while those in winter contain both radiative and "circulation-induced" components. Thus,atmospheric fluctuations have an explicit and extensive influence to the SIC through complex mechanisms during both seasons. Moreover, analysis of a variety of atmospheric variables indicates that the primary mechanism about specific regional SIC patterns in Arctic marginal seas are different with special characteristics.     

末次盛冰期以来巴伦支海-喀拉海古海洋环境及海冰研究进展

巴伦支海-喀拉海是北冰洋最大的边缘海,能够对环境变化做出快速的响应和反馈,是全球气候变化最为敏感的区域之一,其古海洋环境演变及海冰变化研究是全球气候变化研究的重要组成部分。末次盛冰期以来,该区域的古海洋环境受到太阳辐射、海流强度、海平面变化、温盐环流和河流输入等因素影响发生了一系列不同尺度的波动。巴伦支海受到北大西洋暖水和极地冷水两大水团相互作用的影响,在水团交界处 （极锋) 由于不同水团性质的差异,导致其海水温度、盐度及海冰发生剧烈变化。而喀拉海则受到叶尼塞河和鄂毕河大量淡水输入影响,海流系统较巴伦支海相对复杂,沉积物主要来源于河流输入的陆源物质,并可以通过磁化率的分析明确区分两条河流的陆源物质。由于受到冷水和暖水的相互作用,巴伦支海-喀拉海海冰变化迅速,并且在全新世中晚期存在 0.4 ka 和 0.95 ka 的变化周期,但海冰变化的影响因素并不是单一的,而是气候系统内部各因子相互作用的结果。目前古海冰重建研究工作主要为定性研究,定量研究相对较少,所选用的重建指标也相对单一,另外存在年代框架差、分辨率低等不足。本文以巴伦支海和喀拉海为中心,总结了其快速气候突变事件、古温度盐度、海平面及海冰的变化,对影响因素进行了探讨,并通过分析末次盛冰期以来古海洋环境研究的不足,提出了相应的展望。     

渤海海冰特征

本文总结了中国渤海海冰的调查研究、试验分析、应用经验,给出了渤海冰的主要特征、工程应用参数,以及冰力计算方法和海冰管理的组织实施办法。副极地海域冰动力学－渤海冰研究     

不同空间尺度海气相互作用对海表面温度异常的影响

本文通过简单的线性化方程组讨论了低纬度有限海区表面温度异常(SSTA)发展的影响因子。根据海气界面上的耦合条件,讨论了对于海气耦合系统中满足动力与热力作用要求的水平运动尺度关系,从波动的观点出发,提出一个线性海气耦合系统在时间尺度相同时,水平运动尺度与波数之间的关系,最后在一个简单的两层斜压耦合模式中,对于给定的大气水平运动尺度考察了不同水平尺度海洋拢动的增长与衰减,得到了一些有意义的结果。     

黄,渤海海冰预报

一、前 言 随着海上交通运输、海洋工程及海上石油开发事业的迅速发展,海冰的生消对海上作业带来了一定的危害;尤其在冰情特别严重的年份（1969年）曾发生了历史上罕见的特大冰封以来,为了保证国家财产和人民生命的安全,继而开展了海冰预报服务业务。目前我国海冰预报所使用的方法,主要以经验物理及数理统计预报方法为主,海冰数值预报方法正在进行研究。前两类预报方法,应用于海冰预报工作,已为国民经济服务取得了一定的效果。     

上层海洋对台风"凯萨娜"(2009)的响应特征

本文利用多源卫星遥感数据和Argo浮标数据对2009年台风"凯萨娜"过后,南海上层海洋的物理和生态响应特征进行了分析。结果表明,"凯萨娜"引起的上升流流速最大可以达到1.6×10~(–3)m/s,台风过后,海表面温度(SST)下降显著,最大降温幅度可以达到6℃,海表面高度降低,先前存在的中尺度冷涡进一步加强。台风过后,沿着台风路径,叶绿素浓度升高,最大值可以达到2 mg/m~3以上,初级生产力升高到台风过境前的5倍。SST的最大降温中心与海面高度下降区域以及叶绿素浓度升高的区域一致。Argo数据表明台风诱发了强烈的垂向混合和艾克曼泵吸,不同位置处,垂向混合和艾克曼泵吸的强度不一样。通过混合和泵吸过程,台风可以把海洋内部的营养盐输送到海洋表层,对整个南海的物理和生态过程有重要影响。     

格陵兰海气溶胶光学深度、海冰、浮游植物与二甲基硫的关系及其对未来气候的影响

dimethylsulphide (DMS)的海空通量是海洋生物气溶胶的主要来源之一,对气候（特别是北冰洋的气候）具有重要的辐射影响。利用卫星数据得到的气溶胶光学深度(AOD)作为气溶胶负荷的代表,在夏季和秋季表现的尤其明显。春季海冰的融化是北极气溶胶前体的重要来源。然而,早春的高浓度气溶胶可能与南方大陆污染的平流有关(北极霾)。更高的AOD通常在研究区域的南部出现。海冰浓度(SIC)和AOD呈正相关,而云盖(CLD)和AOD则呈负相关。SIC和CLD的季节性峰值均在AOD峰值的前一个月。AOD与SIC之间存在强烈的正相关关系。融冰与叶绿素（CHL)几乎在3月至9月呈正相关,但与春季和初夏的AOD呈负相关。春季和初夏较高的AOD有可能是由融冰和春季强风在该地区的结合影响。由于春季风的升高和冰的融化,在春季出现了DMS通量的峰值。从3月到五月,DMS浓度和AOD及融冰都呈正相关。早秋季升高的AOD可能与浮游植物合成的生物气溶胶的排放有关。到2100年，格陵兰海的DMS通量将增加3倍以上。生物气溶胶的显著增加可以部分抵消格陵兰海的增温现象。     

南海表层水温年循环的谐波特征

通过对ＮＣＥＰ１°×１°周平均ＳＳＴ资料（１９８２～１９９４）进行谐波分析,发现南海ＳＳＴ年循环中基波Ｗ１和第二谐波Ｗ２是决定性的谐波;诸谐波具有准驻波特征：气候平均意义下的季节内振荡不显著。此外,还讨论了南海全区ＳＳＴ在夏季风爆发之前迅速增温的原因     

Severe winter weather as a response to the lowest Arctic sea-ice anomalies

Possible impact of reduced Arctic sea-ice on winter severe weather in China is investigated regarding the snowstorm over southern China in January 2008. The sea-ice conditions in the summer （July-September） and fall （September-November） of 2007 show that the sea-ice is the lowest that year. During the summer and fall of 2007, sea ice displayed a significant decrease in the East Siberian, the northern Chukchi Sea, the western Beaufort Sea, the Barents Sea, and the Kara Sea. A ECHAM5.4 atmospheric general circula- tion model is forced with realistic sea-ice conditions and strong thermal responses with warmer surface air temperature and higher-than-normal heat flux associated with the sea-ice anomalies are found. The model shows remote atmospheric responses over East Asia in January 2008, which result in severe snowstorm over southern China. Strong water-vapor transported from the Bay of Bengal and from the Pacific Ocean related to Arctic sea-ice anomalies in the fall （instead of summer） of 2007 is considered as one of the main causes of the snowstorm formation.