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基于北极海冰密集度、海冰范围、大气环流和海温数据,研究了1982—2001年与2002—2021年两阶段各20 a间北极秋季海冰的时空变化特征及其原因。结果表明,近20 a（2002—2021年）北极海冰密集度的下降中心由过去（1982—2001年）的楚科奇海及白令海峡一带,转移至亚欧大陆海岸的巴伦支海附近,且海冰范围每10 a减少量由0.44×106 km2增长至0.72×106 km2,减少速度加快约64%。秋季北极海冰范围与海水表面温度（Sea Surface Temperature,SST）、表面气温（Surface Air Temperature,SAT）及比湿（Specific Humidity）均呈显著负相关。2002—2021年的相关系数较1982—2001年有所提高,且与温度相关系数最高的月份提前了一个月。通过对海水表面温度、表面气温、比湿、气压场和风场的经验正交分解（Empirical Orthogonal Function,EOF）可知,1982—2001年间,北极地区的温度及比湿的上升中心集中在楚科奇海及白令海峡一带;2002—2021年间,上升中心则转移至巴伦支海一带。气压场和风场在前后两阶段也出现了中心转移的分布变化。北极地区大气与海洋环流各因素的协同变化影响着北极海冰的消融。 相似文献
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地球系统模式FIO-ESM对北极海冰的模拟和预估 总被引：5，自引：3，他引：2
评估了地球系统模式FIO-ESM(First Institute of Oceanography-Earth System Model)基于CMIP5(Coupled Model Intercomparison Project Phase 5)的历史实验对北极海冰的模拟能力,分析了该模式基于CMIP5未来情景实验在不同典型浓度路径(RCPs,Representative Concentration Pathways)下对北极海冰的预估情况。通过与卫星观测的海冰覆盖范围资料相比,该模式能够很好地模拟出多年平均海冰覆盖范围的季节变化特征,模拟的气候态月平均海冰覆盖范围均在卫星观测值±15%范围以内。FIO-ESM能够较好地模拟1979-2005年期间北极海冰的衰减趋势,模拟衰减速度为每年减少2.24×104 km2,但仍小于观测衰减速度(每年减少4.72×104 km2)。特别值得注意的是:不同于其他模式所预估的海冰一直衰减,FIO-ESM对21世纪北极海冰预估在不同情景下呈现不同的变化趋势,在RCP2.6和RCP4.5情景下,北极海冰总体呈增加趋势,在RCP6情景下,北极海冰基本维持不变,而在RCP8.5情景下,北极海冰呈现继续衰减趋势。 相似文献
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基于CryoSat-2卫星测高数据的北极海冰体积估算方法 总被引：1，自引：1，他引：0
近30年来,北极海冰正发生着剧烈的变化。海冰体积是量化海冰变化的重要指标之一。本文以2015年CryoSat-2卫星测高数据和OSI SAF海冰类型产品为基础。提取了浮冰出水高度、积雪深度、海冰密集度、海冰类型等属性信息,通过数据内插、投影变换、栅格转换、空间重采样等工作将海冰属性信息统一为25 km×25 km分辨率的栅格数据集。根据流体静力学平衡原理,逐个估算栅格像元对应的海冰厚度值,将其与对应的海冰面积相乘,估算了北极海冰密集度大于75%海域的海冰体积,并分析了海冰厚度和体积的月变化和季节变化特征。用NASA IceBridge海冰厚度产品对反演的海冰厚度进行验证。结果表明二者相关系数为0.72,有较高的一致性。北极海冰平均厚度春季最大,夏季最小,分别约为2.99 m和1.77 m,最厚的海冰集中在格陵兰沿岸北部和埃尔斯米尔半岛以北海域。多年冰平均厚度大于一年冰。冬季海冰体积最大,约为23.30×103 km3,经过夏季的融化,减少了近70%。一年冰体积季节波动较大,而多年冰体积相对稳定,季节变化不明显。 相似文献
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北极海冰作为一个巨大的淡水资源库, 每年向全球输送大量淡水资源, 从北极输出的海冰在向南输送的过程中融化, 对海洋水循环与水环境产生影响, 进而影响全球气候变化, 弗雷姆海峡作为北极海冰输出的主要通道, 对其研究显得尤为重要。为了解弗雷姆海峡海冰长期输出量, 利用美国冰雪数据中心（NSIDC）发布的海冰密集度、海冰厚度与海冰漂移速度数据, 计算得到 1979 年至 2019 年弗雷姆海峡海冰输出面积通量与 2010 至 2019 年弗雷姆海峡海冰输出体积通量, 并在此基础上分析弗雷姆海峡近 40 a 海冰输出量的变化状况以及弗雷姆海峡海冰输出的年际变化、季节变化, 并分析了影响弗雷姆海峡海冰输出量的可能原因。结果表明: 近 40 a 弗雷姆海峡年均海冰输出面积通量为 7.83×105 km2,近 10 a 弗雷姆海峡海冰年均输出体积通量为 1.34×106 km3, 从长期来看, 弗雷姆海峡海冰输出面积通量呈略微增加趋势, 弗雷姆海峡海冰输出体积通量在 2010—20... 相似文献
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波弗特海海冰的剧烈变化对区域内生态系统以及经济活动具有重要影响。基于美国国家冰雪数据中心发布的海冰密集度数据,本文对2019年波弗特海夏季海冰面积出现极端低值的机制进行了探讨。2019年融冰季（5–9月）海冰覆盖面积为1.38×105 km2,远低于1998–2020年平均面积2.28×105 km2,统计2019年前秋（2018年10–12月）和前冬季节（2019年1–4月）海冰覆盖面积,发现其与1998–2019年多年平均结果无显著差异;先前季节的海冰冰况不是造成极端低值事件的主要原因。综合海冰漂移场、海冰厚度、10 m风场以及海表面净热通量数据发现,2019年5月份海冰面积减小2.33×105 km2,是1998年以来5月海冰损失量最大的年份,占融冰季节海冰面积减小量的62%。与1998年、2008年、2012年以及2016年波弗特海夏季发生海冰覆盖面积极端低值现象的机制不同,不断减小的海冰厚度以及2019年5月异常强的风场,促使海冰快速向外输出,波弗特海南部5月16日就形成开阔水域;伴随着异常高的海表面净热通量使得海冰更多地融化,造成了2019年夏季海冰的异常现象。随着海冰厚度的不断变薄,海冰对风场的响应越来越强,海冰消退时间不断提前,波弗特海夏季海冰的极端低值现象可能更为频繁地出现。 相似文献
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利用美国冰雪数据中心(NSIDC)发布的海冰速度和范围数据,本文分析了1979—2012年间北极海冰的运动学特征,以及北极海冰运动与分布范围演变之间的关系。结合欧洲中期天气预报中心(ECMWF)发布的2007和2012年高分辨率的气压场、风场数据,探讨了北极风场和气压场与海冰运动、辐散辐合和海冰面积的关系。结果表明,在1979-2012年间北极海冰平均运动速度呈显著增强的趋势,冬季海冰平均运动速度增加趋势明显强于夏季;北极、波弗特-楚科奇海域和弗拉姆海峡的冬、夏季海冰平均运动速度的增加率分别为2.1%/a和1.7%/a、2.0%/a和1.6%/a以及4.9%/a和2.2%/a。1979-2012年北极海冰平均运动速度和范围的相关性为-0.77,二者存在显著的负相关关系。北极冬季和夏季风场的长期变化趋势与海冰平均运动速度的变化趋势一致,冬季和夏季的相关系数分别为0.50和0.48。风场和气压场对海冰的运动、辐散及重新分布发挥着重要作用。2007年夏季,第234~273天波弗特海域一直被高压系统控制,波弗特涡旋加强,使得波弗特海域海冰聚集在北极中央区;顺时针的风场促使海冰向格陵兰岛和加拿大北极群岛以北聚合。2012年,白令海峡和楚科奇海域处于低压和高压系统的交界处,盛行偏北风,海冰从北极东部往西部输运,加拿大海盆的多年海冰因离岸运动而辐散,向楚科奇海域的海冰输运增加,受太平洋入流暖水影响,移入此区域的海冰加速融化,从而加剧海冰的减少。 相似文献
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基于2018年8月至2019年5月布放在北极随海冰漂流的自动气象站和温度链浮标获取的观测数据,分析了北极高纬度区域的大气特征和海冰生消过程。根据海冰的漂移轨迹分为两个阶段分析,第1阶段,海冰主要向东南漂移;第2阶段,海冰主要向东北漂移。第1阶段观测的平均气温和平均相对湿度分别为–6.6℃和93%,第2阶段观测的平均气温和平均相对湿度分别为–29.3℃和76%,第2阶段平均气压高于第1阶段。海冰的漂移轨迹主要受到波弗特高压外围气流的影响。利用自动气象站漂移轨迹计算得到海冰漂移速度,与美国国家冰雪数据中心海冰漂移速度比较显示,两者纬向速度更为接近。海冰在第1阶段以融化为主,海冰厚度略有减小,8月份海冰生长率为–0.11 cm/d;海冰的生长过程主要发生在第2阶段,1–3月生长率均超过0.9 cm/d,2019年3月海冰生长最快,平均生长率为1.3 cm/d,海冰的增长一直持续至观测结束。 相似文献
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北极海冰面积时空分布特征的统计学分析 总被引：4，自引：0，他引：4
本文根据1953-1984年的北极地区逐月海冰覆盖范围资料,将北极地区划分为8个分区,并采用自然正交分解和谱分析等方法,揭示了北极海冰面积的时空分布特征,并给予相应的物理解释。分析结果表明,北极海冰面积具有显著的季节性及非季节性周期振荡现象;各分区海冰界线的多年平均位置及年际变化幅度差异甚大。北极海冰面积的这种时空分布特征,主要与北极地区的海陆分布状况、洋流、海温、太阳辐射以及诸如太阳活动、地极移动、地球自转速度变化等宇宙—地球物理因子有关。 相似文献
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The area of Arctic sea ice has dramatically decreased, and the length of the open water season has increased;these patterns have been observed by satellite remote sensing since the 1970 s. In this paper, we calculate the net primary productivity(NPP, calculated by carbon) from 2003 to 2016 based on sea ice concentration products,chlorophyll a(Chl a) concentration, photosynthetically active radiation(PAR), sea surface temperature(SST), and sunshine duration data. We then analyse the spatiotemporal changes in the Chl a concentration and NPP and further investigate the relations among NPP, the open water area, and the length of the open water season. The results indicate that(1) the Chl a concentration increased by 0.025 mg/m~3 per year;(2) the NPP increased by 4.29 mg/(m~2·d) per year, reaching a maximum of 525.74 mg/(m~2·d) in 2016; and(3) the Arctic open water area increased by 57.23×10~3 km~2/a, with a growth rate of 1.53 d/a for the length of the open water season. The annual NPP was significantly positively related to the open water area, the length of the open water season and the SST.The daily NPP was also found to have a lag correlation with the open water area, with a lag time of two months.With global warming, NPP has maintained an increasing trend, with the most significant increase occurring in the Kara Sea. In summary, this study provides a macroscopic understanding of the distribution of phytoplankton in the Arctic, which is valuable information for the evaluation and management of marine ecological environments. 相似文献
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Interaction of an anticyclonic eddy with sea ice in the western Arctic Ocean: an eddy-resolving model study 总被引：1，自引：0，他引：1
The dramatic decline of summer sea ice extent and thickness has been witnessed in the western Arctic Ocean in recent decades, which hasmotivated scientists to search for possible factors driving the sea ice variability. An eddy-resolving, ice-ocean coupled model covering the entire Arctic Ocean is implemented, with focus on the western Arctic Ocean. Special attention is paid to the summer Alaskan coastal current (ACC), which has a high temperature (up to 5℃ ormore) in the upper layer due to the solar radiation over the open water at the lower latitude. Downstream of the ACC after Barrow Point, a surface-intensified anticyclonic eddy is frequently generated and propagate towards the Canada Basin during the summer season when sea ice has retreated away from the coast. Such an eddy has a warm core, and its source is high-temperature ACC water. A typical warm-core eddy is traced. It is trapped just below summer sea ice melt water and has a thickness about 60 m. Temperature in the eddy core reaches 2-3℃, and most water inside the eddy has a temperature over 1℃. With a definition of the eddy boundary, an eddy heat is calculated, which can melt 1 600 km2 of 1mthick sea ice under extreme conditions. 相似文献
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Information on the Arctic sea ice climate indicators is crucial to business strategic planning and climate monitoring. Data on the evolvement of the Arctic sea ice and decadal trends of phenology factors during melt season are necessary for climate prediction under global warming. Previous studies on Arctic sea ice phenology did not involve melt ponds that dramatically lower the ice surface albedo and tremendously affect the process of sea ice surface melt. Temporal means and trends of the Arctic sea ice phenology from 1982 to 2017 were examined based on satellite-derived sea ice concentration and albedo measurements. Moreover, the timing of ice ponding and two periods corresponding to it were newly proposed as key stages in the melt season. Therefore, four timings, i.e., date of snow and ice surface melt onset (MO), date of pond onset (PO), date of sea ice opening (DOO), and date of sea ice retreat (DOR); and three durations, i.e., melt pond formation period (MPFP, i.e., MO–PO), melt pond extension period (MPEP, i.e., PO–DOR), and seasonal loss of ice period (SLIP, i.e., DOO–DOR), were used. PO ranged from late April in the peripheral seas to late June in the central Arctic Ocean in Bootstrap results, whereas the pan-Arctic was observed nearly 4 days later in NASA Team results. Significant negative trends were presented in the MPEP in the Hudson Bay, the Baffin Bay, the Greenland Sea, the Kara and Barents seas in both results, indicating that the Arctic sea ice undergoes a quick transition from ice to open water, thereby extending the melt season year to year. The high correlation coefficient between MO and PO, MPFP illustrated that MO predominates the process of pond formation. 相似文献
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The Fram Strait(FS) is the primary region of sea ice export from the Arctic Ocean and thus plays an important role in regulating the amount of sea ice and fresh water entering the North Atlantic seas. A 5 a(2011–2015) sea ice thickness record retrieved from Cryo Sat-2 observations is used to derive a sea ice volume flux via the FS. Over this period, a mean winter accumulative volume flux(WAVF) based on sea ice drift data derived from passivemicrowave measurements, which are provided by the National Snow and Ice Data Center(NSIDC) and the Institut Francais de Recherche pour d'Exploitation de la Mer(IFREMER), amounts to 1 029 km~3(NSIDC) and1 463 km~3(IFREMER), respectively. For this period, a mean monthly volume flux(area flux) difference between the estimates derived from the NSIDC and IFREMER drift data is –62 km~3 per month(–18×10~6 km~2 per month).Analysis reveals that this negative bias is mainly attributable to faster IFREMER drift speeds in comparison with slower NSIDC drift data. NSIDC-based sea ice volume flux estimates are compared with the results from the University of Bremen(UB), and the two products agree relatively well with a mean monthly bias of(5.7±45.9) km~3 per month for the period from January 2011 to August 2013. IFREMER-based volume flux is also in good agreement with previous results of the 1990 s. Compared with P1(1990/1991–1993/1994) and P2(2003/2004–2007/2008), the WAVF estimates indicate a decline of more than 600 km~3 in P3(2011/2012–2014/2015). Over the three periods, the variability and the decline in the sea ice volume flux are mainly attributable to sea ice motion changes, and second to sea ice thickness changes, and the least to sea ice concentration variations. 相似文献
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基于CryoSat-2数据的2010-2017年北极海冰厚度和体积的季节与年际变化特征 总被引：2，自引：2，他引：0
北极海冰变化影响着全球物质平衡、能量交换和气候变化。本文基于CryoSat-2测高数据和OSI SAF海冰密集度及海冰类型产品，分析了2010-2017年北极海冰面积、厚度和体积的季节和年际变化特征，结合NCEP再分析资料探讨了融冰期北极气温异常和夏季风异常对海冰变化的影响。结果表明，结冰期海冰面积的增加量波动较大，海冰厚度的增加量呈明显下降趋势。融冰期海冰厚度的减小量波动较大，2013年以后融冰期海冰面积的减小量逐年增加。海冰体积的变化趋势和面积变化更相似，融冰期的减小速率大于结冰期的增加速率。融冰期北极海表面大气温度异常与海冰融化量正相关。夏季风影响海冰的辐合和辐散，在弗拉姆海峡海冰的输运过程中起关键作用，促进了北冰洋表层水向大洋深层的传输。 相似文献
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北极海冰正处于快速减退时期，北极海冰体积变化是全球气候变化的重要指示因子。本文利用两种卫星高度计数据（ICESat和CryoSat-2）反演得到的海冰厚度数据，结合星载辐射计提取的海冰密集度数据以及海冰年龄数据，估算了近期的北极海冰体积以及一年冰和多年冰体积变化。CryoSat-2观测时段（2011-2013年）与ICESat观测时段（2003-2008年）相比，北极海冰体积在秋季（10-11月）和冬季（2-3月）分别减少了1 426 km3和412 km3。其中，秋季和冬季的一年冰的体积增加了702 km3和2 975 km3。相反，多年冰分别减少了2 108 km3和3 206 km3。多年冰的大量流失是造成北极海冰净储量下降的主要原因。 相似文献
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对地球系统模式FIO-ESM同化实验中北极海冰模拟的评估 总被引：3，自引：0，他引：3
本文评估了地球系统模式FIO-ESM(First Institute of Oceanography-Earth System Model)基于集合调整Kalman滤波同化实验对1992-2013年北极海冰的模拟能力。结果显示:尽管同化资料只包括了全球海表温度和全球海面高度异常两类数据,而并没有对海冰进行同化,但实验结果能很好地模拟出与观测相符的北极海冰基本态和长期变化趋势,卫星观测和FIO-ESM同化实验所得的北极海冰覆盖范围在1992-2013年间的线性变化趋势分别为-7.06×105和-6.44×105 km2/(10a),同化所得的逐月海冰覆盖范围异常和卫星观测之间的相关系数为0.78。与FIO-ESM参加CMIP5(Coupled Model Intercomparison Project Phase 5)实验结果相比,该同化结果所模拟的北极海冰覆盖范围的长期变化趋势和海冰密集度的空间变化趋势均与卫星观测更加吻合,这说明该同化可为利用FIO-ESM开展北极短期气候预测提供较好的预测初始场。 相似文献