https://iap.cas.cn/gb/xwdt/kyjz/202509/t20250908_7962970.html
南极海冰在航运，渔业以及海洋-大气相互作用方面均有着重要的作用。然而自2014年以来，南极海冰覆盖范围出现显著减少。在碳移除情景下，部分气候要素（例如赤道辐合带位置变化）的滞后特征已得到充分验证。那么在碳移除的情景下，南极海冰的变化会不会有可逆性？
为解决这一问题，中国科学院大气物理研究所黄刚课题组进行了深入研究。基于第六次国际耦合模式比较计划（CMIP6）的多模式数据，研究人员系统分析了南极海冰可逆性的变化以及不确定性来源。研究结果表明，在碳移除情景下，南极海冰部分模式表现为可恢复的特征，部分模式表现为不可恢复的特征。如图1所示，南极海冰的可逆与否主要受到表层热含量以及初始层结的影响。
如图2所示，在二氧化碳浓度上升期，初始层结较强的模式倾向于将热量储存在南极海域上层而非深层，从而加速海冰消融；这种消融又会强化海洋层结，进而在二氧化碳浓度下降期阻碍海冰恢复。相反，较弱的初始层结则有利于碳移除情景下的南极海冰的恢复。这表明初始海洋层结强度对南极海冰损失的可逆性具有决定性影响。同时基于观测约束，如图3所示，我们发现南极海冰可逆的初始层结观测较为一致。
我们的研究揭示了碳移除背景下南极海冰减少可逆性的不确定性来源并从观测约束的结果推测碳移除下南极海冰很有可能是可逆的，这为改进耦合模式的预测能力提供了重要参考。
上述工作发表于《Geophysical Research Letters》，论文第一作者为中国海洋大学与中国科学院大气物理研究所联培博士生李思叡；通讯作者为胡开明研究员，黄刚研究员和中国海洋大学的郑小童教授。研究得到国家自然科学基金（42141019, 42175040, 42230405）与中国科学院青年促进会（2021072）的联合资助。
图1：碳移除（CDR）试验中南极海冰面积异常的评估结果及其可恢复性的主要影响因素。其中，图a呈现了CMIP6各模式中南极海冰面积异常的时间演变，黑线表示多模式集合平均结果，灰色阴影为7个模式成员间的标准差，品红色虚线表示碳移除试验中二氧化碳浓度的变化路径；所有时间序列均为相对于PiControl模拟的年平均值，并经11年滑动平均平滑处理。图b和图c分别给出了不同模式间南极海冰面积变化与南极海域（60°S–90°S）700米深度海洋热含量（OHC）变化、以及与初始时期（1850–1879年）0–150米层结强度（以浮力频率平方N²表示）之间的关系。海冰面积和海洋热含量的变化量定义为下降阶段末期（2100–2129年）与上升阶段初期（1850–1879年）两个30年平均值的差值。
图2：南极海洋（60°S-90°S）年平均温度异常和浮力频率平方的垂直分布情况。（a）至（g）部分表示了南极海洋中温度垂直变化的时间演变过程；（h）至（n）部分则展示了浮力频率平方在南极海洋中的时间变化情况。温度异常值是相对于PiControl模拟结果而言的。图2中的第一条黑色虚线标记了二氧化碳浓度达到峰值的时间点，第二条黑色虚线则标记了二氧化碳浓度恢复到工业革命前水平的时间点。
图3. 2007–2022年观测的年平均浮力频率平方值，以及基于观测约束方法预测的海冰变化。（a）来自EN4数据集，（b）来自Ishii数据集，（c）来自BOA-Argo（BOA）数据集，（d）来自IAP数据集的观测结果。（e）为各模式间南极海冰面积变化与南极海域（60°S–90°S）初始时期（0–150米）浮力频率平方（N²）之间的关系，该图与图1c相同，但增加了观测N²的范围（粗黑线）。（f）为基于观测约束方法所预测的南极海冰变化结果。
参考文献：Li, S., Hu, K., Huang, G., & Zheng, X.-T. (2025). The reversibility of Antarctic sea ice loss under CO2 removal scenarios. Geophysical Research Letters, 52, e2025GL116756. https://doi.org/10.1029/2025GL116756 | 
发表于 2025-9-8 09:51:42
