首张北极海冰冻融循环全图凸显海冰对气候变化的响应

多年的研究表明，气候变化信号在北极被放大，该地区的海冰对北极变暖的加剧很敏感。海冰极大地改变了大气与海洋之间的热量、动量和质量交换。因此，海冰融化和冻结的时间，以及融化和冻结季节的长度，在大气-冰-海洋系统的“热平衡”中起着关键作用。

到目前为止，大多数研究都是利用地表遥感观测来计算北极融化和冻结的开始，但很少研究冰底的冻融过程。

在今天发表在欧洲地球科学联盟期刊The Cryosphere上的一项新研究中，一个国际科学家团队综合了 2001 年至 2018 年的多源数据，以探索地表和基底融化/冻结开始的时空变化，并揭示其背后的机制。这些发现可以提高我们对大气-冰-海洋系统变化以及不断变化的北极海冰质量平衡的理解。

北极海冰消失可能会延迟?

“更薄的冰层厚度和更薄的积雪有利于更早的基础冻结发生。海洋在调节海冰的生长或衰减方面起着跨季节的作用，”来自中国极地研究所的主要作者龙林解释说。

研究人员发现，北极多年冰的总体平均基础冻结开始时间比地表晚了近 3 个月。“基于同步冰和底层海洋观测，我们发现冰基底冻结相对于表面的延迟，这可以归因于海冰本身热容量的调节以及海洋混合层和地下的海洋热量释放层，”林说。

林说，虽然较薄的冰通常经历较长的冻结季节，但总的冰增长仍然无法抵消夏季海冰的流失。“从另一个角度来看，北极海冰-海洋系统的自我调节会延缓北极海冰的流失。”

对表面和底部冰融化开始的新见解

研究还发现，波弗特环流地区地表和底部熔体开始的时间差异最显着，底部熔体开始比地表早半个多月。此外，该地区的多年冰和一年冰均表现出更早发生基底融化的趋势，这可以归因于海冰厚度变薄和海冰流动性增加导致表层海洋变暖的提早。

这些结果呈现了北极海冰冻融循环的第一幅完整图景，及其与大气层和底层海洋的耦合。它还突出了对空气-冰-海洋系统进行同步综合监测的重要性，这有助于解释耦合过程的物理性质。

研究人员呼吁在未来对不同类型的冰进行更深入和详尽的冰质量平衡观测，并同时进行上层海洋水特性观测。他们希望，这将大大提高我们全面了解北极冰洋系统的能力。