近40年北极海冰范围变化特征分析.pdf

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1、第31卷第4期2014年08月海洋预报MARINEFORECASTSVbl31．NO．4Aug．2014DOI：10．11737／j．issn．1003-0239．2014．04．012近40年北极海冰范围变化特征分析薛彦广，关皓，董兆俊，陈飞(北京市5111信箱，北京100094)摘要：随着全球变暖，北极海冰正在发生快速变化。文中使用北极地区1972年1月一2012年12月海冰密集度卫星遥感资料，计算了北极海冰范围，讨论了北极海冰范围的各月年变化趋势，并分析了北极海冰范围与北半球温度异常、大气中CO：浓度的关系。分析结果表明：近40年北极海冰呈显著减少趋势，9月份减少最快；北极海冰的

2、减少滞后于北半球2—4月的异常高温；北极年海冰范围与大气中CO：浓度为负相关，相关系数r为一0．94，说明大气中CO：浓度的增长影响了包括气温在内的气候变化要素，而导致北极海冰消退。关键词：海冰密集度；北极海冰范围；变化特征分析中图分类号：P731．15文献标识码：A文章编号：1003．0239(2014)04—0085．081引言随着全球变暖，极地高纬度地区成为全球变暖最为显著的区域，北极地区的气候环境发生了明显变化，其中海冰变化最为突出⋯。海冰是气候变化最敏感的因素之一，也是极地气候系统的重要组成部分，海冰分布的范围、厚度，海冰的结构、物质组成与气候变化有着密切的关系，对全球气候及

3、人类活动有重要影响，它可以通过改变海洋与大气之问的热量、水汽交换通量等要素而影响全球气候。海冰对气候的影响主要表现在：(1)海冰表面的反照率远高于海面，可以把大部分太阳辐射能反射回去；(2)海冰隔离了大气与海洋之间的热传导；(3)海冰冻融过程影响着大气温盐环流的形成和强度；(4)伴随海冰冻融过程的放热和吸热过程，平滑了区域的极值温度，延缓了季节温度的变化。因此，分析北极海冰变化特征，研究北极海冰变化对全球气候的响应关系，是研究和预测全球气候变化趋势的关键之一。卫星遥感资料表明，在近30年的时间，每10年北极海冰面积减少3％—4％，夏季减少7％—9％p“。魏立新等b1利用1978年lO月

4、一2002年9月的海冰密集度卫星遥感资料，计算分析了北极海冰面积、范围的时间变化趋势以及变化的空间分布，结果表明北极海冰夏季减少显著，鄂霍次克海和白令海夏季无冰。Cavalieri和C．L．Parkinson使用1972--2002年南北极30年的海冰遥感资料，分析了南北极地区海冰变化特征，发现北极海冰范围在1972--2002年期间每10年减少0．30+0．03×106km2，而在1979--2002年期间每10年减少0．36+0．05×106krn2，说明北极海冰范围在1979年后减少速度提高了20％t61。张璐等分析了过去30年的北极海冰变化，通过对前人研究结果总结，表明近30年

5、北极海冰快速衰减，尤其夏季北极海冰正以每10年超过10％的变化幅度快速减少。2资料来源与处理本文使用三种海冰密集度数据，来源于美国国家冰雪数据中心(NSIDC)，分别为：(1)Nimbus5卫星搭载的ESMR传感器测量得到的海冰密集度数据，时间范围1972年12月一1977年3月；(2)海冰气候态数据，时间范围1972年1月一1994年12月；(3)Nimbus7卫星搭载的SMMR／SSMI传感器测量得到收稿日期：2013—06—30作者简介：薛彦广(1981一)，男，T程师．主要从事海洋水文保障研究T作。E-maihxuel527@gmail．corn海洋预报31卷的海冰密集度数据，

6、时间范围1978年10月至今。由于卫星传感器之间的频率、角度、足迹不同，以及观测误差，需要对不同来源的数据进行匹配，填补缺失部分、去除重复部分，这里使用海冰气候态数据填补ESMR和SMMR／SMMI这两种传感器所测海冰密集度数据之间的缺失部分，最终形成时间范围在1972年1月一2012年12月共计41年的北极海冰密集度数据，空间分辨率25kmx25km，空间格点数为304x448。海冰密集度定义为一个网格单元内海冰覆盖面积占网格元面积的比例，数据值范围在卜100之间，0表示没有海冰覆盖，100表示海冰完全覆盖。Parkinson等F1研究表明取15％一30％之间的海冰密集度来计算海冰范

7、围，对研究海冰变化趋势影响很小。本文在计算海冰范围时，取海冰密集度大于15％的网格来计算北极海冰范围，并认为北极中心(Polarhole)为海冰完全覆盖区域。北半球温度异常数据(Land—OceanTemperatureIndex)来自美国国家宇航局(NASA)戈达德空间研究所(GISS)。GISS所作的GISTEMP分析结果哺1已成为研究全球和区域气候变化的基础数据，用于反映陆地和海洋的温度变化趋势。大气CO：浓度数据来自美国地球系统研究室(