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北极作为为全球寒极,是北半球气候系统稳定的重要基础之一
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作者:admin   更新时间:2023-01-20 

本文采用美国冰雪数据中心(NSIDC)2000-2019年日尺度与月尺度SMMI/SMMIS数据集海冰密集度数据分析了2019年北极海冰在时间和空间上的变化规律与趋势结果表示:(1)相较于2000-2018年,2019年北极海冰密集度月平均海冰密集度减少海冰范围整体呈衰减趋势,其中10月海冰范围下降幅度最大;(2)通过2000-2019年近20年的海冰范围数据,从年际利用MK检验、Morlet小波分析法分析了北极近31年包括趋势、突变、周期在内的海冰范围特性。(32019年北极春冬海冰密集度略高于多年平均值,在空间分布上与多年均值相比主要表现为:冬春季鄂霍次海峡海冰密集度明显高于多年平均值,而白令海峡和楚科奇海海冰密集度减少;夏秋季格陵兰海、巴伦支海、喀拉海的边缘海域海冰密集度有所增加。

北极海冰作为冷源是全球气候变化的放大器和指示器,直接影响大气环流和气候变化。北极海冰是全球气候系统的敏感因子和重要组成部分, 参与了大洋和极区表面的辐射、能量、物质平衡过程, 以及区域性和全球性的洋流、盐流、气流的形成和循环。自20世纪70年代以来,全球气温持续增高对北极产生了深刻的影响,国际性科学计划和政府间气候变化委员会(IPCC)的报告均将极地地区列入研究全球变化的关键区域,对极地变化的研究给予了足够的重视。基于此世界诸学者高度关注并力图准确获取北极海冰的变化信息。

30年来北极海冰不断减少,韩莹利用AMSR-E 数据研究了2003-2012 年北极海冰的时空变化提特征,发现了海冰密集度整体呈现下降趋势。2002-2011年,柯长青分析了北极海冰的时空变化特征,得出了北极近10年来海冰范围在减少且海冰密集度也在降低的结论;1979-2012年,隋翠娟分析了北极海冰年际和年代际变化,总结出东半球密集度减小幅度比西半球更大,尤其是巴伦支海的冬春季节楚科奇海的夏秋季节海冰密集度减少显著;1979-2013年,Chen研究发现了1997年以后,海冰经历了十年的持续减少;自2008年以来,海冰的周期性变化似乎有所恢复;1978-2015年,刘玥对波弗特海海冰进行了时空变化分析,总结了海冰密集度随着纬度降低而增大,海冰密集度东西分布均衡、南北分层明显的规律;2002-2017年,Wang分析海冰密集度和面积的时空变化,得出北极的年平均海冰密集度、面积呈下降趋势,喀拉海和巴伦支海的海冰密集度下降幅度最大的结论。

海冰变化受空气温度、海水温度等众多气候因素的影响。Bengtsson等通过ECHAM4 模式实验表明北极升温与海冰减少之间存在稳健的相互促进关系。薛彦广等发现 1972-2012年北极海冰的下降趋势滞后于异常高温2-4个月。Chapman Walsh的研究表明北半球高纬度陆地气温显著上升, 尤其在冬春季, 这导致了北极春夏季海冰的减少; 1989-2014年,孔爱婷等利用海温、气温数据进行北极海冰范围与海温、气温间的数值分析,结果表明北极海冰范围变化通过影响北极海温变化进而影响北极气温变化;Marta 应用拉格朗日柔性粒子扩散模型从水汽输送异常方面分析了2007年和2012 年北极海冰异常减少的原因;前述学者主要针对海冰的变化特征进行研究,但近几年的海冰时空特征分析缺少,已有的文章主要分析了海冰密集度和海冰范围时空变化特征,未对海冰变化剧烈的异常年份空间分布差异及变化原因进行对比分析。因此,本文在前述学者研究的基础上,基于SMMI/SMMIS海冰密集度数据分析了2019年北极海冰异常时空变化,并采用MK检验、Morlet小波分析和ARIMA模型等方法分析了北极近20年包括趋势、突变、周期在内的海冰范围特性。以期初步揭示北极海冰变化趋势,分析海冰变化的原因和产生的影响。