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白令海楚科奇海的海冰范围变化特征 总被引：3，自引：0，他引：3
白令海和楚科奇海位于北极太平洋一侧的海冰外缘线附近,具有较强烈的气冰海相互作用.采用滑动t检验和小波分析方法对白令海和楚科奇海1953—2004年海冰范围的年际变化、年代际变化和总体趋势变化进行分析.结果表明:20世纪70年代后期,海冰范围在白令海存在显著的均值突变现象,而楚科奇海在对应阶段则表现为更明显的变频现象;在突变点前后两个时段里,阿留申低压中心低压加强、核心位置偏移以及对应风场分布的变化是导致白令海海冰范围明显缩小的主要动力原因.楚科奇海海冰范围的年际变化中存在由低频向高频变化的现象,该现象除了在局地气温变化中存在之外,在北冰洋区域风涡度、波弗特海纬向风、东西伯利亚海经向风等动力因素中也有所体现.因此,除热力因素外,动力因素引起的海冰的平流与该变频现象也存在一定的联系. 相似文献
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北半球高纬海冰主要气候特征的全球海冰气耦合模式数值模拟 总被引：5，自引：0，他引：5
利用一个全球海冰气耦合模式对北半球高纬海冰的主要气候特征进行了数值模拟。结果表明 ,模拟结果中海冰的季节变化特征合理 ,冬季海冰的主要地理分布特征都模拟得很好 ,但夏季北冰洋内部靠近欧亚大陆部分边缘海区海冰密集度模拟得偏大。模拟结果中 ,北半球高纬地区冬季海冰密集度具有显著的年际变化 ,变化最显著区域位于格陵兰海 ,其次是巴伦支海 ,这些特征均与观测结果一致。对这个海冰气耦合模式在北半球海冰平均气候状况、季节变化和年际变化方面模拟能力的检验结果表明 ,当前的研究工作为下一步进行长期变化趋势的模拟打下了基础。 相似文献
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北极楚科奇海海冰特征研究——以1999年夏季为例 总被引：2，自引：3，他引：2
对北冰洋楚科奇海海冰分布、厚度、气/冰/海界面温度场观测,钻取海冰冰芯,观测冰结构的变化,发现3种海冰组合结构: 1)表面融化型; 2)表面和底部融化型; 3)整体融化型. 海冰结构形成的热力学过程为:在气/冰界面上,海冰上表面吸收辐射能使冰体升温,出现表面融化; 在冰/海水界面上,海冰盘与开阔水域的相间分布、相对运动,将周围温度较高的水体输送到海冰的底部,加热、融化海冰底部; 冰体升温,冰晶间盐水膜首先融化,分离冰晶,破坏海冰整体结构. 冰的相变吸热,使其温度维持在融点, 这些过程均衡了夏季北冰洋的温度变化. 相似文献
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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)。 相似文献
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为定量分析北冰洋海冰密集度年际差异,提出并采用累积海冰密集度(ASIC)概念。利用SSMR/SSMI的分辨率为25 km的海冰密集度数据,分别研究了1979—2011年北极海冰在融冰期(4~9月)和结冰期(10月至翌年3月)的变化过程以及2个冰期内ASIC的区域差异。研究发现,在1979—1989年、1989—1999年和1999—2009年期间,融冰期海冰发生明显变化的范围都远远大于结冰期海冰发生明显变化的范围。1998—2010年,融冰期内发生加速融化的海区并没有都出现结冰期冰量减小的现象。在此期间融冰期ASIC减小,结冰期ASIC也减小的海域仅集中在楚克奇海、新地岛北部海域以及格陵兰岛东西海岸。融冰期ASIC减小,而结冰期ASIC无明显变化的海域包括波弗特海、东西伯利亚海、拉普捷夫海和喀拉海。这些区域与局地陆地径流侵入的海域重合。研究发现,在这些区域,融冰期ASIC减少是陆地径流增大加速海冰融化引起的。在结冰期,陆地径流加速海水结冰的作用消除融冰期海水吸收大量太阳辐射能后发生推迟结冰的现象,使得ASIC无明显变化。融冰期ASIC减小,而结冰期ASIC增大的区域只有白令海。研究结果证明累积海冰密集度能够去除海冰高频变化而只表现低频变化,能够描述海冰的年际变化特征。同时由于海冰变化与海洋中其他物理参数存在显著关系,变T的ASIC可以更加方便地描述次表层叶绿素最大值层深度的变化。 相似文献
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北极海冰减退引起的北极放大机理与全球气候效应 总被引：5，自引：1，他引：4
自20世纪70年代以来,全球气温持续增高,对北极产生了深刻的影响。21世纪以来,北极的气温变化是全球平均水平的2倍,被称为"北极放大"现象。北极海冰覆盖范围呈不断减小的趋势,2012年北极海冰已经不足原来的40%,如此大幅度的减退是过去1 450年以来独有的现象。科学家预测,不久的将来,将会出现夏季无冰的北冰洋。全球变暖背景下北极内部发生的正反馈过程是北极放大现象的关键,不仅使极区的气候发生显著变化,而且对全球气候产生非常显著的影响,导致很多极端天气气候现象的发生。北极科学的重要使命之一是揭示这些正反馈过程背后的机理。北极放大有关的重大科学问题主要与气—冰—海相互作用有关,海冰是北极放大中最活跃的因素,要明确海冰结构的变化,充分考虑融池、侧向融化、积雪和海冰漂移等因素,将海冰热力学特性的改变定量表达出来。海洋是北极变化获取能量的关键因素,是太阳能的转换器和储存器,要认识海洋热通量背后的能量分配问题,即能量储存与释放的联系机理,认识淡水和跃层结构变化对海气耦合的影响。全面认识北极气候系统的变化是研究北极放大的最终目的,要揭示气—冰—海相互作用过程、北极海洋与大气之间反馈的机理、北极变化过程中的气旋和阻塞过程、北极云雾对北极变化的影响。在对北极海冰、海洋和气候深入研究的基础上,重点研究极地涡旋罗斯贝波的核心作用,以及罗斯贝波变异的物理过程,深入研究北极变化对我国气候影响的主要渠道、关键过程和机理。 相似文献
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楚科奇海融冰过程中的海水结构研究 总被引：6，自引：0，他引：6
楚科奇海是北冰洋的陆架海,中部凸起的Herald浅滩对海水流动和海冰融化过程有显著影响。利用我国1999年夏季北冰洋考察数据,讨论了楚科奇海海冰融化过程中的海水结构。结果表明,海区内存在2个相继进入的水团,一个是海冰覆盖期进入的阿纳德尔水(AW),具有低温、高盐、高硅酸盐的特点;另一个是海冰融化后进入的白令海陆架水(BSW),具有高温、低盐、低硅酸盐的特点。在开阔水域,表层水温度达到7℃以上,高于当地气温,是当地太阳辐射的加热作用形成的。开阔海域的水体向冰下扩展,表层水温在1℃以上,形成冰下暖水区,加速了海冰的融化;Her-ald浅滩阻挡了海水的流动形成绕流,其北部处于绕流的死角,表层水温在-1℃以下,形成冰下冷水区。在开阔海域,上层海水的混合深度达到15~20 m,而渗入冰下的暖水深度小于5 m,体现了海冰对暖水渗入的阻滞作用。所有海冰覆盖站位10 m层的叶绿素-a含量都很高,表明冰下海水处于浮游植物大量繁殖的状态,有可能对海水吸收热量和海冰融化产生显著的影响。 相似文献
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北冰洋中央密集冰区海冰对太阳短波辐射能吸收的观测研究 总被引：8，自引：2，他引：6
太阳辐射能是海冰融化的最主要能源,基于在2008年8月21～27日北极加拿大海盆中部为期8天的冰站考察中海冰光学观测数据,研究了北冰洋中央密集冰区海冰吸收的太阳辐射能.通过现场直接观测,确定了海冰透射率、反照率、吸收率及其随冰厚的变化,得出海冰对太阳短波辐射的吸收率大约为到达冰面太阳辐射的16%,大部分被冰雪表面反射.为期3天的对太阳辐射的观测表明,虽然到达北冰洋中央密集冰区的太阳辐射能并不少,但由于云和雾覆盖的时间所占的比例很大,有将近57%被大气削弱,其余的又有77%左右被冰雪表面反射回太空,海冰吸收的热量只有10.2W/m2,相当于每天融化2.6mm的冰,1m厚海冰全部融化需要380天,不足以为海冰融化提供足够的热量.因此北冰洋中央密集冰区终年被海冰覆盖,即使在北冰洋海冰面积骤减的现状下,那里的海冰密集度仍然接近100%.然而,文章的结果指出:大气中云和雾大幅度减少、积雪层融化、海冰厚度减小、融池的比例增加等因素都会大幅度增加海冰吸收的热量,未来这些过程的发生有可能导致北冰洋密集冰区的海冰快速融化. 相似文献
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太阳辐射能是海冰融化的最主要能源，基于在2008年8月21~27日北极加拿大海盆中部为期8天的冰站考察中海冰光学观测数据，研究了北冰洋中央密集冰区海冰吸收的太阳辐射能。通过现场直接观测，确定了海冰透射率、反照率、吸收率及其随冰厚的变化，得出海冰对太阳短波辐射的吸收率大约为到达冰面太阳辐射的16%，大部分被冰雪表面反射。为期3天的对太阳辐射的观测表明，虽然到达北冰洋中央密集冰区的太阳辐射能并不少，但由于云和雾覆盖的时间所占的比例很大，有将近57%被大气削弱，其余的又有77%左右被冰雪表面反射回太空，海冰吸收的热量只有10.2 W/m2，相当于每天融化2.6 mm的冰，1 m厚海冰全部融化需要380天，不足以为海冰融化提供足够的热量。因此北冰洋中央密集冰区终年被海冰覆盖，即使在北冰洋海冰面积骤减的现状下，那里的海冰密集度仍然接近100%。然而，文章的结果指出：大气中云和雾大幅度减少、积雪层融化、海冰厚度减小、融池的比例增加等因素都会大幅度增加海冰吸收的热量，未来这些过程的发生有可能导致北冰洋密集冰区的海冰快速融化。 相似文献
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It is summarized based on previous studies that warm and salty Atlantic Water (AW) brings huge amount of heat into Arctic Ocean and influences oceanic heat distribution and climate. Both heat transportation and heat release of AW are key factors affecting the thermal process in Eurasian Basin. The Arctic circumpolar boundary current is the carrier of AW, whose flow velocity varies to influence the efficiency of the warm advection. Because the depth of AW in Eurasian Basin is much shallower than that in Canadian Basin, the upward heat release of AW is an important heat source to supply sea ice melting. Turbulent mixing, winter convention and double-diffusion convention constitute the main physical mechanism for AW upward heat release, which results in the decrease of the Atlantic water core temperature during its spreading along the boundary current. St. Anna Trough, a relatively narrow and long trough in northern continental shelf of Kara Sea, plays a key role in remodeling temperature and salinity characteristics of AW, in which the AW from Fram Strait enters the trough and mixes with the AW from Barents Sea. Since the 21st Century, AW in the Arctic Ocean has experienced obvious warming and had the influence on the physical processes in downstream Canada Basin, which is attributed to the anomalous warming events of AW inflowing from the Fram Strait. It is inferred that the warming AW is dominated by a long-term warming trend superimposed on low frequency oscillation occurring in the Nordic Seas and North Atlantic Ocean. As the Arctic Ocean is experiencing sea ice decline and Arctic amplification, the role of AW heat release in response to the rapid change needs further investigation. 相似文献
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通过对中国第3次和第4次北极考察在白令海和西北冰洋采集的65个表层样沉积物中生物标记物四醚膜类脂物(GDGTs)的研究,发现西北冰洋表层沉积物中类异戊二烯和支链GDGTs的浓度分布大致以楚科奇海和波弗特海的陆坡为界线,呈现南高北低的特征,这一特征主要与水体生产力和陆源有机质的输入量有关.基于GDGTs的陆源输入指数BIT显示,从楚科奇海北部到高纬度区的阿尔法脊,陆源有机质的相对比例明显增加,与有机碳稳定同位素等结果一致,表明BIT可以用来指示北极陆源有机质输入量的变化.应用前人TEXL86-SST方程估算的研究区表面海水温度SST与现代年均SST和夏季平均SST的相关性较差,原因可能与陆源输入的类异戊二烯GDGTs干扰以及低的古菌生产力有关.从季节性海冰覆盖区到永久性海冰覆盖区,基于支链GDGTs的环化指数CBT明显升高,可能反映了CBT对海冰覆盖状况的响应,但其响应机制还不清楚.基于支链GDGTs的环化指数CBT和甲基化指数MBT估算的北极陆地年均大气温度和土壤pH差异较大,可能是由表层沉积物的来源复杂以及混合作用造成的. 相似文献
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基于海冰分析图获取北极固定冰分布的方法研究 总被引：2，自引：2，他引：0
对北极沿岸地区固定冰的分析研究，将有助于更全面认识北极海冰的变化趋势，并为进一步探索北极航道的开发利用提供数据支撑。基于美国国家冰中心发布的2008-2018年逐周/逐两周海冰分析图发展了一个数据转化处理方法，准确提取了全北极逐周的固定冰分布格点数据。分析该时间序列发现，北极平均固定冰范围为（9.0±6.3）×105 km2，呈现出（-1.0±3.9）×103 km2·a-1的减小趋势；4月份固定冰范围最大，多年平均值为1.6×106 km2，处于北极冬季的1-6月份的范围均高于百万平方公里，而7-10月份为北半球夏季，几乎无固定冰存在。将MODIS图像作为基准数据对不同月份的七组结果进行对比验证，结果显示：结冰末期和融冰前期的平均偏差较小，如2012年3月12日的固定冰外缘线平均偏差为-0.8 km；而融冰末期的偏差较大，如2009年9月14日的固定冰外缘线平均偏差为-9.4 km；但所有月份的验证误差都小于格点网格的大小（25 km），因此认为该方法是可行的，得到的格点数据可以代表固定冰的真实分布情况。 相似文献
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J. D. Hays, J. Imbrie, and N. J. Shackleton (1976, Science194, 1121–1132) showed that the astronomical theory explained many features of late Quaternary ice-age climates, but they did not specify the physical mechanisms involved. Here it is proposed that interlocked variations of ice-sheet heat sinks in both polar hemispheres amplified and transmitted Milankovitch summer half-year insolation changes (a version of the astronomical theory) between 45° and 75°N into the globally synchronous climate changes recorded in geologic records. It is suggested that late Quaternary ice sheets had terrestrial components (grounded above sea level, melting margins, fluctuations controlled by climate) and marine components (grounded below sea level, drained largely by ice streams, limited melting margins, fluctuations controlled primarily by sea level and secondarily by climate, interior surface elevations coupled to downdraw through ice streams). Northern Hemisphere ice sheets were largely marine (with minor melting margins) in the Arctic and terrestrial (with major melting margins) in the midlatitudes. West Antarctic and peripheral East Antarctic ice was marine-based and lacked melting margins. Because of their geographic array, these terrestrial and marine components formed an ice-sheet system whose variations were coupled on a global scale. Milankovitch summer isolation changes near midlatitude Northern Hemisphere melting margins controlled most variations of this system, because advance or retreat of melting margins initiated concurrent eustatic sea-level change. Such sea-level change afforded the critical interlocking mechanism between terrestrial and marine components because it forced simultaneous expansion or contraction of marine margins in both polar hemispheres. This initiated an amplifying feedback loop among all marine components and influenced interior downdraw through ice streams. Arctic summer insolation change was less important because northern melting margins were relatively minor. Its greatest influence was on surface ablation of ice streams that controlled interior downdraw. This affected eustatic sea level and activated global linkage of marine sectors. By analogy with present-day Antarctica, late Quaternary ice sheets were enormous planetary heat sinks due to their reflective and radiative surface characteristics. It is suggested that the effectiveness of these ice-sheet heat sinks varied with their areal extent and interior surface elevation. Thus, it is postulated that concurrent growth or decay of these interlocked ice-sheet heat sinks in both polar hemispheres served as the global amplifier of regional Milankovitch summer insolation. 相似文献
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针对极地冰雪显著影响中低纬气候的事实，利用1979-2017年长江流域116站降水资料和美国国家冰雪数据中心海冰资料，通过奇异值分解等统计学方法，研究北极海冰对长江流域主汛期降水的影响及可能的机制，结果表明:冬春季节，巴伦支海和鄂霍次克海海冰面积偏多、波佛特海海冰面积偏少时，主汛期长江上中游干流、汉江上游和雅砻江降水偏多；北极群岛、楚科奇海和拉普捷夫海以北海域海冰面积偏多时，主汛期两湖水系降水偏多，嘉陵江上游、汉江上游降水偏少；反之亦然。可能的机制为冬春季关键区海冰变化通过影响湍流热通量引发大气能量波动，这种波动以大气波列形式向东亚传播，影响东亚地区夏季的大气环流和水汽输送，从而间接影响长江流域主汛期降水。应用多元回归法，以关键区海冰面积作为预测因子建立4个流域内主汛期降水趋势预测模型，模型对预报区降水的定量预测有明显的波动，但对预报区总体的降水趋势有较好的预测效果。 相似文献
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We propose that prior to the Younger Dryas period, the Arctic Ocean supported extremely thick multi-year fast ice overlain by superimposed ice and firn. We re-introduce the historical term paleocrystic ice to describe this. The ice was independent of continental (glacier) ice and formed a massive floating body trapped within the almost closed Arctic Basin, when sea-level was lower during the last glacial maximum. As sea-level rose and the Barents Sea Shelf became deglaciated, the volume of warm Atlantic water entering the Arctic Ocean increased, as did the corresponding egress, driving the paleocrystic ice towards Fram Strait. New evidence shows that Bering Strait was resubmerged around the same time, providing further dynamical forcing of the ice as the Transpolar Drift became established. Additional freshwater entered the Arctic Basin from Siberia and North America, from proglacial lakes and meltwater derived from the Laurentide Ice Sheet. Collectively, these forces drove large volumes of thick paleocrystic ice and relatively fresh water from the Arctic Ocean into the Greenland Sea, shutting down deepwater formation and creating conditions conducive for extensive sea-ice to form and persist as far south as 60°N. We propose that the forcing responsible for the Younger Dryas cold episode was thus the result of extremely thick sea-ice being driven from the Arctic Ocean, dampening or shutting off the thermohaline circulation, as sea-level rose and Atlantic and Pacific waters entered the Arctic Basin. This hypothesis focuses attention on the potential role of Arctic sea-ice in causing the Younger Dryas episode, but does not preclude other factors that may also have played a role. 相似文献