最新研究报告：南极正从降低全球气温的“冰箱”变“散热器”；气候开关效应？

2023年08月10日 07:21 环球网

　　[环球时报综合报道]国际学术期刊《环境科学前沿》7日发布的最新研究报告显示，南极洲正从降低全球气温的“冰箱”变成“散热器”。

　　英国《每日邮报》8日报道称，上述报告的作者之一、英国埃克塞特大学冰川专家西格特表示，南极大陆本是一个巨大的白色冰面，它将大量的太阳光线反射回太空，从而为地球降温作出巨大贡献。随着全球变暖，逐渐融化的冰面变成池塘、湖泊或海洋，使得南极变成一个吸收热量的容器。西格特还称，北极地区正在发生同样的事情。

　　美国国家冰雪数据研究中心此前的报告显示，南极洲海冰面积降至191万平方公里，为1979年有记录以来最低水平。2022年3月，一股热浪席卷南极洲，导致部分地区气温比正常水平高出近40摄氏度，随后冰盖表面开始融化。英国利兹大学的霍格教授表示，作为一个天天观测南极冰面变化的人，仍旧惊讶于其变化规模之大和变化速度之快。（杨光伟）

责任编辑：刘德宾

https://news.sina.com.cn/w/2023-08-10/doc-imzfsctm6232659.shtml?cre=tianyi&mod=pchp&loc=31&r=0&rfunc=65&tj=cxvertical_pc_hp&tr=12

南极冰盖为什么存在？

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1377476.html

       南极海冰的拉马德雷周期 

根据1973年到1993年的观测资料统计分析结果，70年代中上期是南极海冰的多冰年代，自中后期直到80年代中后期是少冰年代，就平均而言，南极地区从1973年到1989年，海冰范围有一个约0.16纬度/10年的减少趋势，自80年代后期到90年代初，南极海冰面积又呈现逐渐增多的趋势，因此，1973年以来南极海冰总体平均仍为微弱的减少趋势。其中，别林斯高晋海和南极半岛两侧海域海冰面积峰值在1977~1978年以后，直到1994年都是少冰时期，只在1987年前后海冰有短暂的少量增多(见图2)。显然，环南极大陆（特别是德雷克海峡）海冰从70年代以后减少与太平洋环流速度减慢有很好的对应关系。这种对应关系与地球气候变动历史相一致。

10⁵km²

 图2 南极大陆海冰净冰面积指数历年月平均距平累计变化趋势（据周秀骥等，1996）

从图2中可以看到，东南太平洋海冰和南极半岛海冰变化在1973~1994年5月期间是一个大的单峰期（对应1977-1999年拉马德雷暖位相时期），最高峰期在1980年3月，比其它地区滞后4~5年，最低谷值在1994年5月，比其它三个区滞后6~7年。以此速度计算，南极半岛海冰将在2000年以后开始增加。2014年南极海冰结冰量创40年新高，验证了我们的推测。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-891293.html

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1332631.html

德雷克海峡海冰气候开关作用

       中生代时期，全球各大陆集中在一起，形成一个几乎从一个极延伸到另一个极其巨大的单一陆块，这种轮廓肯定有助于周围大洋中的高效率向极热输送。中始新世和早渐新世之间的总的温度下降，在整个新生代都是最急剧的。这种下降被认为由如下原因引起：①德雷克通道和塔斯马尼亚以南的通道开始为全球循环和气候上隔离的环极流打开了通路；②由于澳大利亚—新几内亚向北移动，吸热的赤道水面积缩小；③特提斯海关闭，不能使赤道环流通过^[7]。

德雷克海峡海冰的气候开关

图1. 全球气候的三个海冰启动开关示意图

Fig.1 Sketch map of three sea-ices switches for global climate

      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水减少；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^[8-10]。

       南极海冰季节性变化幅度较大.海冰净冰面积在2月最小，为2.3×10⁶ km²，在9月最大，为15.4×10⁶ km²，最大值约是最小值的6.5倍^[11]。南太平洋低纬度的海温，历年在3月附近为最暖，9月附近为最冷。日长在1月份比在7月份要长，即1月的地球自转速度比7月减慢。在南、北半球±10^o的低纬度地区，自东而西的太平洋赤道洋流在2月最大流速为51 cm/s，8月最大流速大于77 cm/s。即8月赤道洋流流速要明显地大于2月^[12]。

       南半球冬季冰冻线使非洲、澳大利亚和南美洲与南极洲的表面水流宽度分别缩小到原来的1/3、1/2和1/8。这种情况在平面地图上是难以觉察到的。南极半岛的海冰面积在2月最小，扩大了德雷克海峡海水通道，使南半球西风漂流速度加快，使太平洋外循环加快，内循环减慢，减弱秘鲁寒流，有利于厄尔尼诺事件的形成，对应赤道太平洋3月海水最暖，流速降低；南极半岛的海冰面积在9月最大，缩小了德雷克海峡海水通道，使南半球西风漂流速度减慢，增强秘鲁寒流，有利于拉尼娜事件的形成，对应赤道太平洋9月最冷，流速增大，使太平洋外循环减慢，内循环加快。

       南极海冰的长期趋势变化从70年代到90年代海冰有两个突变，一次发生在1975年底1976年(厄尔尼诺年)初，海冰由偏多迅速转变为偏少，另一次发生在1988年(拉尼娜年)，是海冰由偏少缓慢转向偏多。海冰减少与厄尔尼诺有很好的对应关系^[10]。南太平洋低纬度的海温，历年在3月附近为最暖，9月附近为最冷。1973年南半球冬季海冰的范围比夏季大大扩展；最小的出现在2月10日，最大的出现在7月16日^[11] (与9月出现最大值的一般情况相比是特殊的异常现象)。与其相关的是，1972年4月~1973年2月是厄尔尼诺事件时期，1973年6月~1974年4月是拉尼那事件时期。对比两者的变化趋势可以看出，南极海冰和南太平洋的海温具有明显的相关性，即德雷克海峡冰冻线的季节性北移，关闭了德雷克海峡的”海冰开关”，导致秘鲁寒流的对应增强，是拉尼那事件发生和秘鲁沿海表层水季节性降温的主要原因。

结论

       德雷克海峡的海冰大小控制了太平洋的内循环和外循环，控制了太平洋热能的热输出。检测德雷克海峡海冰变化可发现厄尔尼诺现象发生的前兆：南太平洋外循环加快内循环减慢有利于厄尔尼诺事件的形成；外循环减慢内循环加快有利于拉尼娜事件的形成。

       厄尔尼诺事件的发生是北太平洋积累的热能向南太平洋输送的结果，潮汐南北震荡加快了南北太平洋的热能输送。

参考文献

1．  杨学祥. 厄尔尼诺现象的构造基础与激发因素. 西北地震学报, 2002, 24（4）：367-370

2．  J. Houghton, 全球变暖. 北京:气象出版社,1998.83.

3．  L. A. 费雷克斯. 地质时代的气候. 北京: 海洋出版社,1984. 315, 244

4．  杨学祥。地球形变产生的岩石圈、水圈和气圈等差异旋转。中国学术期刊文摘（科技快报）。2001，7（7）：902~904

5．  杨学祥。预测重大灾害的天文学方法与能量放大器。见：中国地球物理学会编，中国地球物理学会年刊2001。昆明：云南科技出版社。327

6．  中国气象局国家气候中心。’98中国大洪水与气候异常. 北京: 气象出版社, 1998. 92~101

7．  Frakes, L. A., 1979. Climates throughout geologic time. Elsevier Scientific Publishing Company, Amsterdam—Oxford—New York, pp. 182, 192, 200, 223, 315.

8．  杨学祥. 大气、海洋与固体地球的能量交换. 世界地质, 2004, 23(1): 28-34

9．  杨冬红，杨学祥。全球变暖减速与郭增建的“海震调温假说”。地球物理学进展。2008 Vol. 23 (6): 1813～1818

10． 杨学祥.  地球流体的差异旋转与气候变化. 自然杂志. 2002, 24（2）: 87－91

11．  周秀骥, 陆龙骅, 卞林根, 等. 南极与全球气候环境相互作用和影响的研究. 北京: 气象出版社,1996. 1~5, 43~50, 74~85, 132~139, 370~392.

12． 任振球。全球变化，北京：科学出版社，1990。24~27，64，72-74，106~109，133~134

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-519056.html 

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1331396.html

参考文献

1. 杨冬红，杨学祥，刘财。2004年12月26日印尼地震海啸与全球低温[J]。地球物理学进展。2006，21（3）：1023～1027。

Yang Donghong,Yang Xxuexiang, Liu Cai. Global low temperature, earthquake and tsunami (Dec. 26, 2004) inIndonesia[J].Progress in Geophysics, 2006, 21（3）: 1023～1027.

2. 杨冬红，杨德彬，杨学祥. 2011. 地震和潮汐对气候波动变化的影响[J]. 地球物理学报， 54（4）：926-934

Yang D H,Yang D B, Yang X X, The influence oftidesandearthquakes in globalclimatechanges. Chinese Journal of geophysics (in Chinese),2011, 54(4): 926-934

3. 杨冬红，杨学祥。全球变暖减速与郭增建的“海震调温假说”。地球物理学进展。2008，23 (6): 1813～1818。YANG Dong-hong, YANGXue-xiang. The hypothesis of the ocesnic earthquakes adjusting climate slowdownof global warming. Progress in Geophysics. 2008, 23 (6): 1813～1818.

4. 杨冬红, 杨学祥. 北半球冰盖融化与北半球低温暴雪的相关性[J]. 地球物理学进展, 2014, 29(2):610-615. YANG Dong-hong, YANG Xue-xiang. Studyon the relation between ice sheets melting and low temperature in NorthernHemisphere. Progress in Geophysics. 2014, 29 (1): 610～615.

5. 杨冬红，杨德彬，杨学祥。地震和潮汐对气候波动变化的影响。地球物理学报。2011，54（4）：926-934. Yang D H,Yang D B, Yang X X, The influence of tides and earthquakes in global climatechanges. Chinese Journal of geophysics(in Chinese), 2011, 54(4): 926-934

6.  杨冬红，杨学祥. 全球气候变化的成因初探. 地球物理学进展. 2013, 28(4): 1666-1677. Yang X X, Chen D Y. Study oncause of formation in Earth’s climatic changes. Progress in Geophysics (inChinese), 2013, 28(4): 1666-1677.

7. 杨冬红. 2009. 潮汐周期性及其在灾害预测中应用[D][博士论文].长春:吉林大学地球探测科学与技术学院.

Yang Dong-hong. 2009.Tidal Periodicity and its Application in Disasters Prediction[D]. [Ph. D.thesis]. Changchun：College of Geo-exploration Science and Technology, Jilin  University.

8. 杨冬红, 杨学祥.2013.a 地球自转速度变化规律的研究和计算模型. 地球物理学进展, 28（1）：58-70。

Yang D H, Yang XX. 2013a. Study and model on variation ofEarth’s Rotation speed. Progress inGeophysics (in Chinese), 28（1）：58-70.

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1173139.html

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1204080.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1173139.html

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1204080.html

参考文献 

1.杨冬红, 杨学祥.2007a, 澳大利亚夏季大雪与南极海冰三个气候开关. 地球物理学进展, 22(5): 1680~1685

Yang Donghong, Yang Xxuexiang.Australiasnowin summer and three ice regulators for El Nino [J]. Progress in Geophysics, 2007,22（5）:1680～1685.

2.杨冬红. 2009. 潮汐周期性及其在灾害预测中应用[D][博士论文].长春:吉林大学地球探测科学与技术学院.

3.杨冬红，杨德彬，杨学祥. 2011. 地震和潮汐对气候波动变化的影响[J]. 地球物理学报， 54（4）：926-934

Yang D H,Yang D B, Yang X X, The influence oftidesandearthquakes in globalclimatechanges. Chinese Journal ofgeophysics(inChinese),2011, 54(4): 926-934

4.杨学祥, 陈殿友.1998, 地球差异旋转动力学. 长春:吉林大学出版社, 2, 99~104, 196~198

5.杨学祥. 2002,厄尔尼诺现象的构造基础与激发因素. 西北地震学报, 24（4）：367-370

YANG Xue-xiang. Tectonic basis andexcitation condition of El Nino[J]. Northwestern Seismological Journal, 2002,24 (4): 367-370.

6.杨学祥. 2003, 太平洋环流速度减慢的原因. 世界地质, 22(4): 380-384.

Yang Xuexiang. The reason for thevelocity in Pacific circumfluence becoming slower. Global Geology[J], 2003, 22(4):380-384.

7.杨冬红，杨学祥。全球变暖减速与郭增建的“海震调温假说”。地球物理学进展。2008，23 (6): 1813～1818

Yang Donghong, Yang Xxuexiang. Thehypothesis of the oceanic earthquakes adjusting climate slowdown of global waring[J]. Progress in Geophysics, 2008, 23（6）: 1813～1818.

8. 杨冬红，杨德彬。日食诱发厄尔尼诺现象的热-动力机制。世界地质。2010，29（4）：652-657.

YangDH,Yang D B. Thermal dynamicmechanism of ElNino induced by solareclipse.GlobalGeology (in Chinese), 2010,29 (4):652-657.  

9. 杨学祥，陈震，陈殿友，等。厄尔尼诺事件与强潮汐的对应关系[J]。吉林大学学报(地球科学版)，2003，33(1)：87～91。

Yang, Xuexiang, Chen Zhen and ChenDianyou, et al. The corelation between El Nino events and strong tides[J].Journal of Ji Lin Univrsity(Earth Science Edition), 2003, 33(1): 87～91.

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1325184.html

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1377448.html