北极海冰及其与气象要素年际关系的年代际变化

发布时间：2020-04-20 13:03

【摘要】：利用Hadley海冰密集度资料和NCEP/NCAR再分析资料,分析了北极海冰融冰量及其与大气变量年际关系的年代际变化。结果表明,北极海冰存在显著的年代际变化,且有较强的区域性。东西伯利亚海和波弗特海海冰融冰量的平均值变大且方差增大,格陵兰岛以东洋面海冰融冰量的量值和变率均在减弱。对3个不同气候时段内北极海冰融冰量进行EOF分解,前两个模态均在3个气候时段发生显著的年代际变化,东西伯利亚海海冰融冰量的增加与EOF第一模态年代际变化相关,而EOF第二模态则明显造成了波弗特海海冰的年代际消融。并且,与之相应的大气环流也出现了明显的年代际变化,它们与AO/NAO的年际关系也存在年代际转折,融冰量第二模态与AO的年际关系更为紧密,1960—1990年第二模态与AO的相关系数仅为0.186,而1980—2010年相关系数已升高至0.367。整个北冰洋的海冰融冰量与AO的年际关系也出现了年代际增强,尤其是东西伯利亚地区海冰融冰量与AO的年际关系发生了年代际增强,1980—2010年两者相关达到了0.4以上。而波弗特海融冰量与AO相关系数变化较大,1960—1990年其的相关系数高达-0.488,1980年后却减少至0.161。然而AO却未发生明显的年代际变化。造成北极海冰融冰量及其与大气变量年际关系发生年代际变化的主要因子之一是波弗特高压,其年代际减弱使得极区向东西伯利亚海和波弗特海的海冰输送减弱,导致这两个区域海冰减少,使得AO与北极海冰的年际关系发生了年代际转折。
【图文】：

tingamount(red)inArcticregion(60—90°N)(units:%)是否一致?是否具有区域性特征?北极海冰融冰量的逐年变化，可见海冰融冰量的线性增加导致了北极海冰的逐年减少，它与北极海冰年平均变化的相关极高，达到了－0.89，即使去除了线性趋势两者的相关也高达－0.48，通过了99%置信度检验。这也再次说明了融冰量对北极海冰的显著影响，并且融冰量的物理意义清晰，，因此本文接下来的分析均以融冰量表征北极海冰的变化。并且所有的数据均已去除线性趋势，以去除全球变暖的影响。图2融冰量在3个气候时段的气候平均值(单位:%):(a)1960—1990年;(b)1970—2000年;(c)1980—2010年;(d)图c与图a的差Fig．2Climatologicalmeanvaluesofice-meltingamountduringthethreeclimaticperiods(units:%):(a)1960—1990;(b)1970—2000;(c)1980—2010;(d)differencesbetween(c)and(a)以30a为一个气候周期长度，图2和3分别给出了1960—1990年、1970—2000年和1980—2010年3个不同气候时段内北极海冰融冰量SIM的气候平均值和方差。可见，海冰融冰量的大值区均位于北冰洋的季节冰区域，融冰量达到80%以上的区域有巴伦支海、喀拉海、东西伯利亚海及波弗特海，这些区域同样也是融冰量年际变化大值区(图3)。格林兰岛西侧的巴芬湾气候平均融冰量可高达80%以上，但它的方差非常小(图3)，格林兰岛以东海域融冰量的气候平均值介于20%～60%，但它年际变化剧烈，方差高达12%以上，为北极海冰年际变化的敏感区之一。对比3个气候时段，可以清晰的?

2018年5月第41卷第3期图3融冰量在3个气候时段的方差(单位:%):(a)1960—1990年;(b)1970—2000年;(c)1980—2010年;(d)图c与图a的差Fig．3Variancesofice-meltingamountduringthethreeclimaticperiods(units:%):(a)1960—1990;(b)1970—2000;(c)1980—2010;(d)differencesbetween(c)and(a)分别对1960—1990年、1970—2000年和1980—2010年3个不同气候时段内北极海冰融冰量进行EOF分解，图4和图5分别给出了前两个模图4北极地区(66～90°N)融冰量EOF第一模态的空间型(a、b、c;阴影表示通过0.1信度的显著性检验;红色为正值且最外圈数值为0.02，蓝色为负值且最外圈数值为－0.02)，及其时间系数(d;黑、蓝、红线分别为1960—1990、1970—2000和1980—2010年):(a)1960—1990年(解释方差为17.3%);(b)1970—2000年(解释方差为15.5%);(c)1980—2010年(解释方差为16.4%)Fig．4(a，b，c)Spatialpatterns(Shadedareaspasssignificancetestat90%confidencelevel．Contourswithred(blue)shadingsarepositive(negative)andvaluesofoutermostringare0.02(－0.02))，and(d)timecoefficients(Black，blueandredlinesarefrom1960to1990，1970to2000，and1980to2010，respectively)ofthefirstEOFmodeofice-meltingamountinArcticregion(66—90°N):(a)1960—1990(Theexplainedvarianceis17.3%);(b)1970—2000(Theexplainedvarianceis

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