随着南极海冰继续急剧减少我们需要更多的测量和更好的模型

在经历了两个破纪录的低点季节之后，南极洲的海冰仍在急剧减少，远低于自20世纪70年代末卫星监测开始以来观测到的任何冬季最高水平。

南极大陆周围有一层冰冻海水，海冰的覆盖范围从九月的最大覆盖度到二月的最小覆盖度循环。夏季最低温度也持续下降，过去七年中曾出现三个夏季最低温度纪录。

一些科学家表示，今年可能标志着南极海冰状态的转变。其后果可能对地球气候产生深远影响，因为海冰通过将太阳能反射回大气层并使海洋隔热，使地球保持凉爽。它的形成还产生寒冷、咸水团，驱动全球洋流。

南极海冰的年度冻融周期是地球上最大的季节变化之一，但对气候模型准确预测来说是一个重大挑战。

自20世纪70年代以来，卫星一直在追踪一个称为“海冰范围”的量，即至少15%被海冰覆盖的总表面积。

今年九月，它达到了每年这个时候卫星时代的最低纪录。去年，南极海冰面积在整个冬季都远低于中值后，随后出现反弹，到2022年9月达到最大值1,830万平方公里，比1981-2010年中值低约2%。

尽管2%听起来可能不多，但在接下来的夏季生物学家报告了对帝企鹅的毁灭性影响。在海冰消失的地区，五分之四的雏鸟均无一幸存。

2023年冬季开始时，南极海冰范围甚至比2022年还要低，到7月底，比1981年至2010年同期的中位数低了近13%。9月7日，其面积达到最大，略低于1700万平方公里，比1981年至2010年的中值低近9%。

几十年来，南极洲一直与北极海冰消失的趋势相反。卫星记录显示，从2007年到2016年，南极海冰范围有小幅增加的趋势，但此后又出现减少。

最近的一项研究表明，政府间气候变化专门委员会(IPCC)最新报告所使用的当前模拟集合中的几乎所有模型都未能重现1979年至2018年间观测到的南极海冰面积的趋势。

全球气候模型预测，南极海冰范围在整个时期内应该一直在缩小，这与观测结果不一致。

这些模型仍然是我们预测未来气候的最佳工具。它们是自20世纪60年代以来开发的，旨在尽可能真实地代表对气候系统重要的各种物理过程。

它们由大气和海洋环流、太阳能通过大气的传输、陆地表面特性和海冰演化的单独组件模型组成。

虽然过去几十年来这些模型在预测海洋和陆地表面变暖方面总体上表现良好，但它们在模拟南极海冰方面却遇到了困难。

世界各地的许多研究小组都调查了模型未能准确模拟南极海冰的原因。风和波浪模式的变化、自然变率、平流层臭氧和南极冰盖融化的水进入南大洋都被认为是潜在的解释。

到目前为止，这些都还没有被证明是最终的答案。

帝企鹅需要海冰才能繁殖。在海冰消失地区的五分之四，没有雏鸟幸存。图片来源：PatJames/澳大利亚南极分部，CCBY-SA

海冰厚度的变化

海冰的厚度或深度无法通过卫星直接测量，因为它很薄、含盐量高，并且隐藏在厚度未知的雪层下面。

与北极不同的是，我们从潜艇和其他来源获得了大量数据，而有关南极海冰厚度的信息却非常稀疏。我们获得的数据主要来自在海冰上钻孔、海冰监测站以及雪橇、直升机或飞机的电磁感应测量。

这些数据主要来自陆地固定海冰，即附着在陆地或冰架上的海冰。

我们仅对自由移动的浮冰进行了一些空中厚度测量，而浮冰构成了南极海冰的大部分。我们需要海冰面积和厚度来确定海冰体积，这对于了解气候变化对海冰的总体影响非常重要。

南极风暴

麦克默多海峡是罗斯海南极海岸线的一个地区，新西兰(斯科特基地)和美国(麦克默多站)都设有南极基地。2022年，麦克默多海峡的海冰比平常显着薄，但2023年则不然。

2022年，冬季多次风暴不断吹毁麦克默多湾的海冰。通常厚约2米的海冰现在厚约1-1.3米，因为它无法保持在原地并在冬季变得更厚。

有些地方的雪比平常厚，这通过将海冰与上面的冷空气隔绝来减缓了海冰的生长。天气并没有变暖，冰也没有融化;它被强风吹走了。

这种比平常更薄的海冰对2022年新西兰和其他国家的南极行动造成了重大干扰。奥塔哥大学每年都会安装自动海冰监测系统，以测量海冰厚度、温度和积雪深度。2022年，斯科特基地工作人员首次不得不步行将设备带到海冰上，因为海冰上驾驶车辆被认为不安全。

2022年仲冬时分，看到麦克默多站前的开阔水域让我们感到震惊。然而，尽管2023年南极洲大部分地区冬季海冰范围极小，但麦克默多海峡的海冰形成方式与大多数年份相似。

目前尚不清楚气候变化在多大程度上导致了南极海冰范围或厚度的巨大异常，但此类事件可能是未来事情的预兆。

为了有机会预测这些变化，我们需要显着提高建模能力，对驱动海冰变化的关键因素进行更多测量，以及进行这些测量的新方法。

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