海冰消融背景下北极增温的季节差异及其原因探讨

运用哈德莱中心第一套海冰覆盖率(HadISST1)、欧洲中心(ERA_Interim)的温度以及NCEP第一套地表感热通量、潜热通量等资料,研究了1979—2011年33a来北极海冰消融的季节特点和空间特征,并从反照率——温度正反馈与地表感热通量、潜热通量等方面分析了海冰减少对北极增温影响的季节差异。结果表明,北极海冰在秋季和夏季的减少范围明显大于冬季和春季,而北极地表升温却在秋季和冬季最显著,夏季最为微弱,且夏季的增温趋势廓线也与秋冬季显著不同。这主要是因为夏季是融冰季,海冰融化将吸收潜热。且此时北极低空大气温度高于海表温度,海水相当于大气的冷源。随着海冰的消融,更多的热量由大气传入海洋用于融冰和加热上层海水,这使得夏季的低空大气不能显著升温。而在秋冬季,海冰凝结释放潜热,且此时低空大气温度远低于海水温度,海冰的减少使得海水将更多热量释放到大气中导致低空大气显著增暖。海水对大气的这种延迟放热机制是北极低空在夏季增温不显著而在秋冬季增温显著的主要原因。此外,秋冬季的海冰减少与北极近地面升温具有非常一致的空间分布,北冰洋东南边缘和巴伦支海北部分别是秋季和冬季海气相互作用的关键区域。

北极海冰消融背景下《联合国海洋法公约》第234条的解释和适用争议及对中国的启示

《联合国海洋法公约》(以下简称《公约》)第234条是关于北极航道的重要国际法规则。《公约》第234条基于当时条件下的环境保护目标,赋予了北冰洋沿海国管理北极水域航行的权力。该条款作为平衡沿海国海洋环境保护利益和国际航行一般利益的产物,其模糊的用语为沿海国随意扩大自身的管辖权创造了空间。海冰消融和北极航行的增加会改变沿海国海洋环境保护利益和国际航行一般利益的平衡,对《公约》第234条的法律解释和适用产生冲击,这一冲击也暴露了北极航道航行面临的根本障碍、利益博弈和主要矛盾,带给中国深入参与北极航道治理乃至更广泛的北极治理以启示。科学研究和技术进步是中国拓展在北极航道上影响力的基础,通过与航道沿岸国尤其是俄罗斯的合作推动北极航道可持续利用是中国参与北极航行事务的重要路径,推动建立北极航道合作组织是中国促进北极航道开放发展的可为之努力的方向。

北极加拿大海盆2003年和2008年上层海洋热含量的差异分析

主要利用2003年和2008年两次夏季北极科学考察的CTD数据处理了加拿大海盆上层海洋(指200 m以浅)的热含量,定量分析了热含量随深度的变化,并比较分析了这两年在夏季海冰融化期间热含量的垂向差异变化,以及影响热含量变化的因素,给出了上层海洋热含量在加拿大海盆的空间分布。2008年与2003年相比最显著的变化是在加拿大海盆开阔水域的增加,导致了太阳辐射能进入海洋中的能量增加,同时海冰的大量融化带来了大量淡水,这些变化改变了上层海洋的温盐性质。海冰大量融化主要产生两个效应:一是上层海洋的普遍增暖,二是太平洋入流水体的下移。文中还分析了近年来在加拿大海盆中变化显著的次表层暖水现象,由于次表层暖水蕴含着不小的热含量,其在上层海洋热量平衡中的作用不容忽视。

东南极普里兹湾浮游植物群落和叶绿素α变化与ENSO的联系及其预测意义

对中国南极科学考察现场（普里兹湾）实测浮游植物和叶绿素α历史数据（1990~2002年）进行整合研究,显示在厄尔尼诺/拉尼娜期间,普里兹湾海水温度、盐度、营养盐和含氧量等发生了很大变化,生态系统对于环境变化的反应已通过组成生态系统的生物群落变动反映出来,在厄尔尼诺期间明显改变了叶绿素α浓度和浮游植物群落结构比例,硅藻相对比例增高,甲藻降低;在拉尼娜期间硅藻比例有降低趋势、金藻和蓝藻类呈显著增加,海湾种群变动又直接影响群落的生物多样性,同时表现出极地海洋生态对海洋环境变化的敏感性.同时利用卫星遥感数据2002~2011年（12月至3月）时段进行联合研究,对普里兹湾卫星遥感叶绿素α与海表温度的月际变化特征研究,发现普里兹湾叶绿素α月际变化和浮游植物的旺发开始、结束时间存在明显差异,并对应着海冰消融、厄尔尼诺/拉尼娜事件和正常年份.研究发现南极海域叶绿素α表征的浮游植物旺发开始时间提前于海表温度的变化,或浮游植物的旺发结束时间滞后于海表温度的变化,或浮游植物的旺发开始、结束时间与海冰消融、海表温度的变化相一致.研究还发现,在湾内陆架区浮游植物的旺发开始时间与封冰消融（水域面积大小）相对应,这在一定程度上对ENSO的发生具有预报意义.

北极地区快速升温的驱动机制研究进展

受全球持续暖化影响,北极地区近地表气温正在以超过全球平均两倍以上的速度急剧升高,称为"北极放大"效应.北极的快速升温与地气系统的能量收支异常直接相关,学术界基于模式模拟、卫星观测等多种手段开展了大量研究工作,并提出了一系列的理论和证据,尝试从能量收支的角度对"北极放大"效应的驱动机制进行解释.对驱动"北极放大"的各种潜在机制的理论基础进行了阐释,并回顾了各种驱动机制的研究进展.综合现有研究表明,北极的快速升温既与受北极独特的地理、大气环境影响形成的多种辐射反馈机制(如海冰反照率辐射反馈机制、边界层大气逆温引起的温度梯度正反馈机制、普朗克反馈机制等)有关,也可能是由地球大气、海洋环流异常引起的极向物质与能量传输增强所致.通过对现有研究进行综合分析指出,受研究方法存在一定缺陷、高质量且时空完整的长时序辐射产品的缺乏,以及探索不同因素之间关联机制的综合性研究的缺少等影响,目前对于北极地区快速升温的关键驱动机制仍无定论,不同理论之间存在很大的分歧.进一步指出,长时序、高质量的地表与大气辐射产品研发,研究方法的进一步优化与各种气候因子变化对地气系统能量收支扰动的更准确量化,以及针对不同气候因子之间内在关联机制的综合分析,将是未来提升北极地区气候变化研究的重要方向.