北极拉普捷夫海海冰多年变化研究

拉普捷夫海是北冰洋的边缘海和冰源地,对北冰洋的海冰变化有重要影响。通过分析AMSR-E海冰密集度数据以及NECP-DOE的风场、温度场数据,结果表明拉普捷夫海海冰在2002—2011年经历了如下过程:重冰年(2002—2004)—过渡性质年份(2005—2006)—轻冰年(2007、2009—2011),即冰情由重向轻转变。研究结果也表明拉普捷夫海的冰情轻重与融冰期长短有较好的相关性,融冰期持续时间越短,冰情越重。4个参数,包括海冰距平指数、最小海冰覆盖率、积温、风驱动指数描述了拉普捷夫海的海冰多年变化过程。海冰距平指数是时间(3—11月)平均下的海冰覆盖率距平值,定量给出了各年冰情的轻重;最小海冰覆盖率是夏季海冰的极限情况,变化范围在0.45%—48.73%,发生时间为8月底至10月上旬。积温是上一个冬季气温积累对当年冰情的影响,结果表明积温是影响当年冰情轻重的主要因素。2008年的上一个冬季经历了异常低温,造成当年的异常重冰年。风驱动指数给出了风场对海冰覆盖率变化的短期影响,与同时期其他年份相比,2006年4月、2007年9月均出现了异常强北风,一定程度上造成了2006年融冰开始时间延后、2007年夏季最小海冰覆盖率的明显偏大。

南极中层水盐度多年变化:1981—2010

通过分析1981—2010年的SODA2.2.4(Simple Ocean Data Assimilation)温盐数据,发现南极中层水在这个时期表现出了盐度减小的变化趋势,包括垂向盐度极小值处与沿27.2kg/m^3等密度面的盐度。但是这个淡化过程并不是渐进的,而是先在1996—2000年间达到了一个盐度异常的最大值,然后才进入快速减小阶段。盐度最小值处(27.2kg/m^3等密度面)盐度的EOF分解表明,南非以南海域以及东南大西洋海域的盐度减小幅度显著大于太平洋与印度洋水体,这隐含了厄加勒斯流系统对大西洋-印度洋通道上中层水体性质变化的重要影响。在形成机制上,本文从两个海气相互作用过程解释了上述的结果。南半球纬向风应力的EOF结果表明,亚南极锋以南的西风带在1979—2014年间是一个增强的变化趋势,由此产生的低盐南极表层水向北输送导致了上述的多年南极中层水淡化现象。这其中1998年风应力的极大值应当对应一个盐度异常的极小值,但在这里表现出的是盐度异常的最大值产生了一个矛盾的因果关系。进一步的分析表明,这个盐度异常最大值是海表面淡水输入量(降雨-蒸发)在相应时期大幅度减小的结果。