摘要：南极洲周围的海冰量在近40年的时间里呈现出小幅但显著的增长趋势，并在2014年达到创纪录的高点。然而，紧接着在2016年出现了大幅的海冰损失，而到了2023年，这一损失前所未有，2024年则持续处于接近历史最低水平的状态。更令人担忧的是，这些损失发生在南半球的

南极洲周围的海冰量在近40年的时间里呈现出小幅但显著的增长趋势，并在2014年达到创纪录的高点。然而，紧接着在2016年出现了大幅的海冰损失，而到了2023年，这一损失前所未有，2024年则持续处于接近历史最低水平的状态。更令人担忧的是，这些损失发生在南半球的冬季。与海洋变化相伴的这种下降趋势表明，南大洋可能正在经历一个与过去一个世纪中任何变化都不同的转变。

在《自然》杂志第635页上，Josey等人 计算了2023年南极冬季期间，南大洋向大气释放的热量，并探讨了这种热量损失对风暴、海洋环流以及地球系统的热量和碳存储可能产生的影响。

海冰调节着海洋与大气之间的热量交换（图1）。在夏季，海冰反射了大部分来自太阳的辐射，防止辐射到达并加热海洋表面。而在黑暗、寒冷的冬季，海冰将海洋与上方更冷的大气隔离开来，从而减少了海洋的热量损失。但海冰的关键作用还在于使海洋能够从大气中吸收多余的热量——这一机制对于南大洋尤其重要。

虽然南大洋的面积小于太平洋、大西洋和印度洋，但它却是全球气候变化的主要缓解者。在过去的一个世纪中，南大洋吸收了海洋从大气中吸收的热量的约83%，以及约43%的二氧化碳4。南大洋的这一吸收能力与海冰的形成和海洋环流直接相关。当南大洋的海冰形成时，大陆架海域（即大陆架上的浅水区域）中的水体变得更加咸，因为海水在冻结时会排出盐分。这种寒冷、富含盐分的海水下沉并从大陆架上流出，与一层称为南极绕极深层水（CDW）的水体混合，最终形成世界上最致密的海洋水体——南极底层水（AABW）。

关于地球海洋状态的当前研究5,6 表明，南极海冰在决定南极绕极深层水（CDW）的特性方面具有主导作用7。CDW反过来又会影响AABW的体积和密度。CDW还会调节来自南极大陆的冰盖流入海洋的融化过程，尤其是沿南大洋的“末日冰川”——思韦茨冰川（Thwaites）和派恩岛冰川（Pine Island Glacier）8。这些冰川的融化可能引发灾难性的海平面上升。

高盐的大陆架水与CDW混合后形成的AABW会在海面吸收二氧化碳，并在其向海洋底部流动时将二氧化碳带走。这种水在深海中循环，通常要在大约1000年后才会再次浮出水面。南大洋吸收碳的能力受AABW的形成量和其在大洋深处停留的时间的影响。这些因素还决定了海洋对日益增长的碳排放和相关的大气加热做出调整的时间。

Josey等人利用卫星观测数据计算了2023年6月和7月（南半球冬季）期间的海冰损失量。然后，研究人员将这些数据与大气和海洋条件的测量数据结合，应用标准模型来估算这种变化可能引发的热量损失。研究结果显示，与此前这些区域被海冰覆盖的年份相比，2023年南大洋大部分区域的热量损失增加了一倍。这种显著的热量损失伴随着风暴频率的增加，因为从海洋传递到大气的多余热量增加了可用于为风暴提供能量的能量量。此外，海洋热量的损失也使表层水变得更加寒冷、更密集，从而可能显著改变CDW的特性。

研究团队的工作还表明，2023年海洋向大气传递的热量在大约比往年晚一个月时达到峰值，海冰的形成也出现了类似的延迟。海冰形成的季节性变化可能会影响依赖海冰的海洋生态系统和捕食者（参见文献9）。这些变化还可能影响到调节次年春季海冰解冻速度以及秋季海冰重新形成速度的海洋条件。

Josey等人的研究结果揭示了南极冬季海冰减少对海洋和大气环流的深远和直接的影响，并以2023年异常的气候条件作为研究的“试验场”。但2023年究竟有多“异常”呢？2024年，南极的冬季海冰量再次异常之少。这两个极端的冬季可能是与南大洋的系统性变化或“状态转变”有关的标志。如果这种冬季海冰的持续损失趋势继续下去，Josey等人强调的这些影响可能会在全球范围内产生深远的后果。

通过研究南极冰、海洋和大气之间的相互作用，研究人员可以继续探索海冰减少的潜在后果。从海洋表面到深海的水体特征的测量将有助于揭示这种减少的潜在范围和持续时间，以及其对南大洋热量和碳吸收的影响，并进而对持续的气候变化缓解产生全球性的影响。

——Laura L. Landrum 和 Alice K. DuVivier
（美国科罗拉多州博尔德市气候与全球动力实验室，大学大气研究公司）
电子邮件：landrum@ucar.edu；duvivier@ucar.edu

来源：人工智能学家