海洋如何影响南极冰盖融化

全球海平面上升正在对人类生存环境造成越来越大的威胁。如果南极冰盖全部融化，全球海平面将会上升近60米。因此，南极冰盖未来如何变化已成为全球变化研究领域最大的科学问题之一。由于南极地处遥远和自然环境恶劣，观测严重不足，影响南极冰盖融化的过程尚不清楚，未来全球海平面预测存在很大的不确定性，为人类适应气候变化带来巨大的挑战。南极冰盖周边的冰架与海洋接触，海洋导致的冰架底部融化以及随后产生的冰架崩裂是南极冰盖质量丢失的主要原因，这些过程是目前国际关注的焦点。

南极冰盖漂浮在海洋上的部分被称为冰架，冰架融化退缩将会促进冰盖向海洋的流动，引起海平面上升。多种尺度海洋过程如何影响冰架底部融化是本文关注的焦点。

图1展示了多种海洋过程引起的向冰架底部的热量输送过程。绕极深层暖水（CDW）跨越陆坡向陆架输送热量，陆架海洋过程继续向冰架前缘输送热量，穿越冰架前缘向冰腔内输送热量，冰腔内环流最终影响了热量向冰架底部的热量输送。这些海洋过程决定了冰架底部融化和冻结的分布形态。

绕极深层暖水受南极绕极流和亚极地环流的影响，在西南极附近和合作海（60-90°E）及其以东海域（大约至160°E）最靠近南极大陆，这两个区域的冰架因此最易出现融化退缩现象。涡旋和地形槽显著影响绕极深层暖水向陆架和冰架前缘的入侵。冰架前缘的立面对正压流有阻挡作用，也可以激发地形罗斯贝波，影响热量向冰腔内部的输送。冰腔内向冰架底部的热量输送受冰腔形状、冰腔内环流和水团分布的影响。由于直接观测严重不足，现代气候模式对这些海洋过程的模拟存在很大误差，导致未来气候和海平面预测存在很大的不确定性。

为了提高对未来气候和海平面变化预测的可靠性，未来应努力在以下几个方面加强研究：首先需要提高海底地形和冰架几何形状的观测精度，提高地形对海洋环流影响的模拟精度；其次需要加强对海洋中小尺度过程的观测和模拟研究，提高对向冰架底部的海洋热输送过程的模拟精度；然后需要加强研究南极冰盖质量变化对大气、海洋和海冰环流的反馈作用，实现大气、海洋、海冰、冰架和冰盖的全过程动态耦合模拟；加强观测与模拟相结合，加强多种类型和多种分辨率模式相互补充的模拟研究，将十分有利于提高对未来气候和海平面变化预测的可靠性。

来源：Science Partner Journals、OLAR海陆气研究