南極海冰變化及其影響

央視國際 (2003年01月29日 10:29)

　　海冰是在低於0ºC的海水中凍結形成的冰。通常在海水鹽度為35‰時，海冰形成的溫度為－1.9C。海冰形成時，冰晶為純水，鹽份被排除，使周圍海水的鹽度和密度增加。

　　南極海冰區是南極海洋環境的主要特徵之一。海冰區面積隨季節變化，從夏末最小（約為3.5106 KM2）到晚冬最大（約19106 KM2），範圍從東南極大陸沿岸到南緯55度（在部分經度區）。整個南極海冰帶，除在Weddell海西部和Bellingshausen海 、Amundsen海的沿岸有成片的多年海冰外，大多數地區是一年內生消的季節性海冰，海冰的厚度較薄，小于1米，與多年冰比較，含鹽度較高。

　　海冰對海洋表面的物理性質具有鮮明的影響，因為其高的反照率和對海氣之間動力、熱量及物質交換的影響而改變了海洋表面的輻射平衡。海冰還可以導致海冰覆蓋區表面在冬天比無冰區表面更低的溫度。海冰凍結過程釋放的鹽分，可加深海水錶面混合層，並通過對流，均影響南北半球的海水底部和頂部的組成。相反，融化時釋放相對的淡水，並使海水錶面成層（例如，混合層退卻至較淺的深度）。和低緯度相反，在極地區域混合層的發展受控于海水錶面的鹽和淡水的通量。通過這些影響，海冰在全球熱平衡和全球熱鹽的循環方面起到關鍵的作用。因為氣候變暖海冰退縮以及各種變化的反饋過程會産生全球效應和作用，特別在高緯度地區增強氣候變化。

　　海冰在全年覆蓋約7％的海洋，現在人們普遍認為，海冰影響大氣和海洋的非常重要的動力和熱力狀況。作為海氣之間的絕緣層和表面紊熱流的交換臺，在同一大氣狀況條件下海冰的活越度比起周圍開闊水域來，小了兩個數量級。同樣，海冰對太陽短波輻射的吸收遠遠小于開闊水域，在有海冰的地方，原本落到海裏的降水直接落在浮冰表面。因此在冰區海洋表面熱量和淡水平衡有著強烈的相關性。

　　海冰在南大洋的氣候系統中所起的作用主要是改變了大洋表面的輻射平衡、能量平衡和物質平衡。海冰的覆蓋可造成海洋表面反照率的改變，影響海洋表層對太陽輻射能量的吸收。通常無冰覆蓋的海面反照率為10～15％。 在海冰區，有新雪的海冰表面，反照率可以達到90％。但反照率的變化與海冰厚度、冰間水域的面積、海冰表面雪蓋的情況有很大的關係。

　　因為海冰鹽度小于周圍海水，其變形和衰退不僅強烈影響海氣之間的熱交換，而且影響海水錶面水平衡，因此對全球海洋環流産生潛在的影響。

　　通過熱力學和動力學過程，海冰對地區乃至全球的氣候狀態和可變性起至關重要的作用，在空間上和時間上形成一系列反饋作用機制主要是因為，冰表面反照率反饋，海冰絕緣作用，海冰生成時釋放的鹽分及海冰融化時表面海水淡化使得全球熱鹽環流受到較大影響。

　　在地球物理學範圍內，海冰是極地區域薄的、破碎的，其厚度、密集度和其他特性受制于變化的動力和熱力學過程（運動、變形、凍結和消融）以及大氣和海洋的邊界層的直接作用。所以這些相互作用的實際結果決定了冰覆蓋的狀態、變化、以及對氣候變化的響應和影響。

　　本次執行的考察任務是南極普裏茲灣海冰變化對全球氣候和中國氣候的影響。目前我們的各項考察工作有序展開，主要包括：第一階段的走航海冰觀測，主要項目有：海冰分佈、密集度、類型、厚度、雪覆蓋等，根據冰情發展狀況，第二階段將利用船載直升機進行重點區域海冰航空調查。第三階段：在南極普裏茲灣地區冰面做一系列現場觀測和測試、冰芯鑽去、表面積雪採樣以及現場水文和氣象資料觀測收集工作。第四階段主要在回國後展開，主要有：室內分析測試、衛星資料購買和分析、全部數據分析處理和總結。

　　（作者：蘭州大學資源環境學院博士生 唐述林 內容提供：中央電視臺 胡威）

責編：何貝莉