关注南极海冰对2014年厄尔尼诺的影响

         杨学祥

   南极半岛在3月达到平均最小海冰覆盖面积，在9月达到最大的海冰覆盖面积。南半球和北半球的季节是相反的。南半球在2月达到它夏天的最低点，而北半球则在9月。

   南极半岛海冰增多使西风漂流在德雷克海峡受阻，导致环南极大陆水流速度变慢和南太平洋环流速度变快，部分受阻水流北上，加强秘鲁寒流，使东太平洋表面海水变冷，有利于拉尼娜的形成，加强沃克环流及增强赤道太平洋热流与南极环流的热交换，增温的南极环流使南极半岛的海冰减少；南极半岛的海冰减少使德雷克海峡水流通量增加，导致环南极大陆水流速度变快和南太平洋环流速度变慢，使部分本应北上的水流转而进入德雷克海峡，造成秘鲁海流变弱和东太平洋表面海水变暖，有利于厄尔尼诺的形成，减弱沃克环流；结果使堆积在太平洋西部的暖水东流，减弱赤道太平洋热流与南极环流的热交换，降温的南极环流使南极半岛海冰增加。

   图 1 2014年厄尔尼诺发展

   2014年3月南极半岛在3月达到平均最小海冰覆盖面积，导致厄尔尼诺现象在3月增强，而在9月达到最大的海冰覆盖面积将导致厄尔尼诺现象减弱，除非9月南极半岛海冰增多受到抑制。

图2.全球气候的三个海冰启动开关示意图

    在短周期的气候变化中，德雷克海峡中的海冰进退控制气候变化的一个可能模式是：南极半岛海冰增多使西风漂流在德雷克海峡受阻，导致环南极大陆水流速度变慢和南太平洋环流速度变快，部分受阻水流北上，加强秘鲁寒流，使东太平洋表面海水变冷，加强沃克环流及增强赤道太平洋热流与南极环流的热交换，增温的南极环流使南极半岛的海冰减少；南极半岛的海冰减少使德雷克海峡水流通量增加，导致环南极大陆水流速度变快和南太平洋环流速度变慢，使部分本应北上的水流转而进入德雷克海峡，造成秘鲁海流变弱和东太平洋表面海水变暖，减弱沃克环流；结果使堆积在太平洋西部的暖水东流，减弱赤道太平洋热流与南极环流的热交换，降温的南极环流使南极半岛海冰增加。这就是德雷克海峡的海冰变化调控全球气候变化的机制，称之为南极环大陆海冰的气候开关效应（图1）。

    当南极洲的温度变冷时，存在很多海冰的德雷克通道处于封闭状态，阻塞环南极大陆的海流，加快南太平洋环流，并从向极方向连接南极洲热输送，从而使南极洲变暖；当南极洲的温度变暖时，存很少海冰的德雷克通道处于开放状态，打通环南极大陆海流，减慢南太平洋环流，并从向极方向隔离南极洲热输送，因而使南极洲变冷。如图1所示，非洲海冰开关I，澳大利亚海冰开关II和德雷克海峡开关III控制了环南极大陆海流，并从向极方向隔离或连接向南极洲的热输送，因而增加或减少在非洲、澳大利亚和南美洲西部的海洋寒流流量。因此，南太平洋海温的增加和减少在环南极三个“海冰开关”的控制下不断交替发生，与南太平洋环流速度减慢与增加相对应[3-5,7]。

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为什么南极海冰总量一直在逆势增长

2014-6-1 15:44:40来源：中国数字科技馆作者：LizO'Connell责任编辑：弥尘人气：9545评论：11

IT之家（www.ithome.com）：为什么南极海冰总量一直在逆势增长

    全球变暖导致海冰融化、海平面上升是家喻户晓的事实。然而，科学家们惊异地发现，南极的海冰不减反增！

在南极洲，臭氧层的缺失导致了阿蒙森海域和罗斯海域（Amundsen and Ross Seas）上强低压系统的形成（如图蓝色所示），同时，南大洋洲的边缘形成了高压系统（如图红色所示）。臭氧层的缺失还很可能增强穿越罗斯海冰架的飓风，使气旋更冷更激烈。

索斯滕·马库斯（Thorsten Markus）是美国宇航局戈达德太空飞行研究中心的科学家，他提醒我们道：“无论哪一天，极地海冰的覆盖面积都有一个美国那么大。即便是遥远的如同北极和南极的地方，它们在温度和气候方面对我们的日常生活和工作亦有不可忽略的影响。”

美国国家冰雪数据中心（National Snow and Ice Data Center）的数据显示，自1979年起，9月的北极海冰面积每十年就下降13.7%，而南极海冰的面积正以每十年1.1%的速度增长。这似乎有些说不通。即便是寒冷的南极也受全球大气及海洋温度上升的影响。事实上，环绕南极洲的南大洋的变暖速度要比任何其他海洋都快。

这些图像是由卫星采集的海冰浓度数据制作而成的。它们显示了从1979年到2000年期间,北极和南极的3月到9月中平均最小和最大的海冰覆盖面积。南半球和北半球的季节是相反的。南半球在2月达到它夏天的最低点，而北半球则在9月。

海冰VS冰盖

为了解开这个谜团，首先我们要记住海冰是在极地的海洋表面形成的，并具有一定的规律性。它们的面积通常在冬季扩张，在夏季减小。这里我们说的并不是终年覆盖在南极和格陵兰岛的大陆岩石上的冰原。海冰的主要成分是远洋海水，并且总会排水减质，所以当海冰融化的时候并不会造成全球海平面的升高;相反，如果冰盖融化，冻结了几十万年的水会被释放到海洋中，从而提高海平面。

在我们的卫星技术刚开始可以对冰盖体积进行可靠测量的20世纪90年代，全球的冰盖还处于一个平衡状态——既没减少也没增加。从那之后，全球变暖，冰盖的质量开始减损。南极和格陵兰岛的冰盖都开始加速融化。

下文中，我们将关注生长在南极洲海域的海冰，而非冰盖。有一系列复杂的原因主导着南极海冰的增长。

飓风和臭氧层空洞

臭氧层空洞使得更多的紫外线达到地球表面。这也使得我们的大气层防御减弱。在南极附近，臭氧缺失和臭氧空洞使得平流层冷却（平流层距离海面6~37英里[10~60公里]）。而大气层中极端大气温度和相应气压的不匹配可产生强风。产生的风更冷更快，并且融入极地气旋（南极和南大洋地区冬季占主导的暴风气旋）。根据美国宇航局所说：“自从1980年起，因为臭氧损耗，极地气旋的强度已经增加了15个百分点。”相关的风暴和持续寒冷的天气对南极的冰产生了严重的破坏。

华盛顿大学的海洋学家张锦纶（Jinlun Zhang）利用了超级计算机模拟超强风暴。为什么南极海冰体积在过去三十年内不减反增？他发现这个模拟可以解释约80%的原因。我们发现强收敛风暴可以推动海冰。一些海冰相互剧烈碰撞，造成冰面变形形成冰脊。新形成的冰脊会为形成的冰谷遮挡新雪最终形成一个更厚的冰包。风暴的边缘推动冰使其远离南极，从而使得冰包区域得到扩散。当冰移动时，它移动轨迹留下的开放性水域被称为冰穴。而在寒冷冬季，冰穴中的水极易受气温影响，形成更多的冰。

海洋环流和盐度

极地海冰的运动行为会影响海洋环流，从而更进一步影响全球气候。因为海水是不断循环的，所以海洋中温度和盐度的变化可以达到一个平衡。这就是所谓的热盐循环。通常在南极，对流会造成深处的温暖海水上升，与表层寒冷海水相遇，然后两层海水相互混合。

然而，全球气候变暖会造成海水分层加剧并变得极难混合。较为温和的温度会增加降雪量。融化的雪和冰盖会向海洋注入大量淡水。淡水的密度比盐水低，这意味着淡水十分不易与深层温暖的海水混合。因此，温度更低的淡水会留在海洋表层，防止海冰在海洋热循环的作用下融解。

降雪量的增多也会带来很多其他影响：冰盖上不断累积的积雪层会变得越来越重，从而使得冰盖在水中没的更深。海浪会翻过冰盖一边，然后淹没雪，之后雪泥再结冰。这种雪到冰的转换形成了具有不同同位素水平的冰，科学家全年任意时间都可在南极洲周围的海冰中发现它们。

半球差异

卫星记录始于1979年，我们发现尽管空气和海洋温度都在上升，南极海冰仍以每十年1.1%的速度增长。这很好地说明了地球的气候是复杂多变的，并且我们仍在探究如何以最佳的方式解读并模拟这种差异性。

南极海冰的适应力很有可能减弱某些人为因素造成的天气变化。首先，覆盖的海冰是很好的反射材料，可以将太阳光反射回宇宙中。相反地，北极较少海冰覆盖的深色海水会暴露在太阳光照下，反射率低且从太阳吸收热能。其次，围绕在南极冰架周围的海冰给冰川安上了“刹车”，否则冰架的冰会融化，提升海平面。

海平面的增高对生活在低洼地区的人来说是一个极大的风险。请考虑向红十字会捐款，以支持对受超级台风“海燕”侵扰地区的援助项目。

http://www.ithome.com/html/out/87839.htm