北极巴伦支海-喀拉海是欧亚大陆寒潮发源地之一，是影响欧亚大陆冬季冷空气活动的关键海区。最近一项研究揭示了该海区过去30年海冰范围很可能是近千年来最低时期——

在全球变暖的背景下，北极的增暖程度更加显著。但近些年来，包括我国在内的欧亚大陆冬季极端强寒潮事件却变得频发，想必大家还对我国2008年南方冰冻雨雪灾害及2016年的“霸王级”寒潮记忆犹新。这与人们想象中的全球变暖下产生何种后果不相符合，也是科学界近年来广受争议的话题。一些学者认为，近些年来北半球中纬地区频发的强寒潮事件与北极关键海区——巴伦支海-喀拉海的海冰迅速减少密切相关。该海区的海冰范围迅速减少会通过引发大气环流的调整影响到中纬度地区。同时，也有一些不同的声音，认为中纬地区频发极端冷事件是大气内部变率的作用，与北极海冰并无显著的联系。

归根究底，引发这些争议的一个重要原因是北极海冰的卫星观测序列长度太短了，不足40年。这极大地限制了我们对北极海冰长期变化规律的认知，也为进一步研究其大范围影响带来了障碍。

最近一项研究利用高质量的古气候代用资料，通过可靠的数学模型恢复了历史时期北极巴伦支海-喀拉海夏季海冰范围长期变化序列，发现工业革命以来人类活动的影响在极大程度上促进了该海域海冰的减少。研究相关的论文题为：“Reconstruction of autumn sea ice extent changes since 1289 A.D. in the Barents-Kara Sea, Arctic”，发表于《中国科学：地球科学》杂志（中英文），由北京师范大学效存德教授担任通讯作者撰写。研究者分别采用了普通最小二乘回归法、主成分回归法和偏最小二乘回归法，并通过对模型进行对比和融合，最终重建了巴伦支海-喀拉海1289-1993年秋季海冰范围序列，并与近几十年观测结果进行检验和续接。这项研究重建的序列表明，北极巴伦支海-喀拉海海冰范围从19世纪初开始减退，20世纪初开始减退幅度加大，退缩速率和持续时间都是13世纪末期以来前所未有的，尤其是近30多年来海冰的退缩更为显著，很可能是北极海冰近千年来的最低值。这很可能与人类活动的加剧有关系。

作者透露，他们的后续研究表明：在海冰范围快速消退期，我国强寒潮事件的确比海冰范围大的时期要频繁。

1289年以来巴伦支海-喀拉海的海冰范围重建结果

海冰变化受到上覆大气热力和动力，以及下伏海洋热力和动力等多因素共同作用，刻画并预测其变化并非易事。对于海冰长期变化的历史重建，还有待在发掘更多高质量代用资料的基础上，融合数值模式以及尝试大数据背景下机器学习等方法，通过物理模型和数学模型的结合来做进一步优化。此外，对北冰洋整体海冰的变化以及各海区间相互关联规律的认识更为重要，也有待于今后挖掘可靠材料，加深机理认识，逐步加以完善。

该项研究得到了国家自然科学基金杰出青年科学基金“极地冰冻圈”等项目资助。

更多详情请阅原文：

张琦, 效存德, 丁明虎, 窦挺峰. 2018. AD1289以来北极巴伦支海-喀拉海秋季海冰范围的重建. 中国科学: 地球科学, 48: doi: 10.1360/N072017-00385

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http://engine.scichina.com/publisher/scp/journal/SCES/doi/10.1007/s11430-017-9196-4?slug=full%20text