气候断层背景下北极/格陵兰海冰融化与极地/副极地暖化的交互作用过程与机制研究

Since 2000s, while global warming is at a stage of hiatus, Arctic/Greenland sea ice melting is accelerating. Research showed that high latitude subsurface ocean warming is the major cause to the accelerating melting of sea ice, and the warming is closely related to the large amount of fresh water into the high latitude. This proposal will study the processes and mechanisms regarding the interaction between Arctic/Greenland sea ice melting and Polar/Subpolar warming, and focus on investigating how the freshwater flux due to melted sea ice can affect the Polar/Subpolar system by mesoscale processes, and their interactions and mechanisms. The proposed work will help furtherly understand the impact of increasing freshwater flux due to melted sea ice on the deep convection, and Polar/Subpolar dynamic processes, and find out the connection between current climate hiatus and Polar/Subpolar sea ice melting.

2000s以来，在全球气候断层（climate hiatus，又称全球变暖减缓）的背景下北极/格陵兰海冰融化却在加剧。相关研究表明高纬次表层海洋暖化是海冰融化加剧的主要原因，而这种暖化又与高纬海冰消融注入大量淡水密切相关。本项目开展北极/格陵兰海冰融化与极地/副极地暖化的交互作用过程与机制研究，重点探究海冰消融产生的淡水输入变化如何通过中尺度过程对极地/副极地系统产生影响，以及在气候变化断层背景下极地/副极地暖化（中深层海洋变暖）对北极/格陵兰海冰融化产生的效应，及其相互作用过程与机理。本研究有助于理解日渐增多的融冰淡水通量对深对流与极地/副极地动力过程的影响，以及确定当前的气候变化断层与极地/副极地海冰融化的关系。

在全球变暖的背景下，格陵兰冰川融化急剧加速，随之产生的淡水进入北大西洋副极地环流，可能会对副极地环流区的深对流，乃至全球温盐环流产生不可逆转的影响。中深层海洋在高纬的加速增暖可能是加速融化的一个原因。项目执行期间（2015-2018），中深层海洋数据在年代际尺度的稀缺为研究带来了较大困难，而通过比较几种主流再分析数据，如ORAs4、SODA、MyOcean、WOA等，项目组发现中深层海洋增暖信号在不同数据集之间存在较大差异，主要原因是这些数据集的数据来源、矫正方法和插值或数据同化算法存在较大差异。因此，项目组重点发展了一系列海洋中深层温度三维结构的遥感反演算法，如随机森林和支持向量机等，取得了较高的反演精度。经验证，该深海遥感数据集与Argo数据有较好的一致性。通过分析该区域的多源海温数据，项目较全面地刻画了其年际到年代际的变率。在温度分解方法的基础上，揭示了其变化机理和主要的大气强迫因子及海洋过程。拉布拉多海的中尺度涡旋是格陵兰融冰淡水进入深对流区的重要通道之一，为了评估该通道淡水通量的变率，项目组利用卫星高度计数据刻画了该区域近20年的涡动能变率，阐明了其年际变率的主要大尺度环流调控因子。截至2018年12月31日，项目已经在Earth’s Future, Journal of Climate, Climate Dynamics, Journal of Geophysical Research Ocean, Remote Sensing of Environment, Ocean Dynamics, International Journal of Remote Sensing, Regional Studies of Marine Science和Regional Studies of Marine Science等国内外海洋和遥感相关的主流和权威期刊发表相关SCI论文13篇，其中在Earth’s Future上发表的对最近几十年中深层海洋热含量变化及其对全球增暖影响的综述，且被评为2017年AGU十大高下载论文。以上研究成果均通过国内外学术会议得以宣传和传播。项目执行过程中培养了多位深海遥感和气候研究方面的人才。