格陵兰以西海冰在冬季格陵兰阻塞影响极寒天气中的调制作用

通过分析1979~2019年ERA-Interim逐日再分析资料和大气环流模式试验,研究了格陵兰岛以西的巴芬湾-戴维斯海峡-拉不拉多海(Baffin Bay、Davis Strait和Labrador Sea,BDL)冬季海冰变化对格陵兰阻塞的调制作用及动力机制.结果表明,冬季BDL地区海冰较少、气温较高,有利于冬季格陵兰阻塞频繁发生,此时格陵兰阻塞维持时间较长且具有西移特征,这导致美国中东部地区极寒天气的频繁发生和加强.与此相反,BDL地区海冰较多、气温较低时,格陵兰阻塞西移减慢,维持时间较短,阻塞频率减少,主要导致欧洲北部降温.BDL海冰融化所引起的增暖能减弱北大西洋中高纬度纬向风和经向位涡梯度,导致格陵兰阻塞能量频散减小和非线性增加,此时背景条件有利于格陵兰阻塞的产生和维持,衰减变慢且向西移动加快.当BDL海冰偏多时,北大西洋中高纬度西风和位涡梯度增大,此时格陵兰阻塞的频散性增强而非线性减弱,抑制了格陵兰阻塞的发生和维持.一系列理想大气环流模式试验进一步证实上面的结果.

1996—2021年格陵兰冰盖表面融化时空变化分析

格陵兰冰盖的表面融化通过物质平衡影响全球海平面上升,同时也是气候变化的灵敏指示器。本文基于增强分辨率的被动微波日亮温数据,使用自动气象站的气温记录,评估了进行冰盖表面融化探测的改进的亮温日较差(Advanced Diurnal Amplitude Variations,ADAV)方法和另外4种常用方法(M+30 K、ALA、MEMLS1和MEMLS2)的探测效果,通过总体精度和Kappa系数证实了ADAV方法探测冰盖表面融化的可行性与可靠性。在此基础上,基于ADAV方法进一步分析格陵兰冰盖表面融化的时空变化特征,发现1996—2021年格陵兰冰盖所有区域都发生过表面融化,融化最剧烈的区域分布于冰盖边缘,南部较北部融化范围更大、融化天数更多。极端融化事件导致冰盖融化范围波动较大,而融化指数呈现增长趋势,增长速率为5.24×10^(5)d·km^(2)·a^(-1)。且表面融化具有向内陆高海拔地区扩张的趋势,融化天数为11~30 d、31~50 d、51~70 d的区域,26年间的平均高程都发生了显著的增长,增长速率分别为13.06 m·a^(-1)、9.30 m·a^(-1)和11.20 m·a^(-1)。格陵兰冰盖的表面融化与格陵兰阻塞显著相关,2012年和2019年异常的融化指数指示着异常的格陵兰高压阻塞情况。表面气温上升在冰盖南穹对表面融化起到促进作用。

2000-2020年格陵兰冰盖夏季表面温度变化及其对物质平衡的影响

基于MODIS温度产品,着重分析了2000-2020年格陵兰冰盖夏季表面温度和表面融化范围的年际变化趋势;联合IMBIE(冰盖物质平衡对比实验)数据分析表面温度对于冰盖物质平衡的影响;进一步讨论了大气环流对于格陵兰冰盖表面温度变化的影响。结果表明:格陵兰冰盖夏季表面温度和融化范围趋势较为一致,2000年初期呈现出显著的上升趋势,2012年达到峰值,随后波动下降;整个研究阶段北部区域是增温速率最大的区域,高于其他任何区域两倍,东南部和西南部是温度最高的区域却具有最小的增长率;格陵兰冰盖夏季表面温度、融化范围以及物质平衡之间都具有显著的相关性,同时格陵兰冰盖夏季表面温度每上升1℃,会导致其物质损失增加74.29Gt·a;最后,经过对北大西洋涛动(NAO)和格陵兰阻塞指数(GBI)指数的分析得到,格陵兰冰盖夏季表面温度受到GBI的影响要强于NAO的影响,冰盖夏季表面温度和NAO呈现出负相关(r=-0.64,P<0.05),和GBI呈现出正相关(r=0.77,P<0.05)。