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第16卷第1期极地研究Vol.16,No.1
2004年3月CHINESEJOURNALOFPOLARRESEARCHMarch2004

研究论文
南极海冰的时空变化特征

马丽娟陆龙骅卞林根
(中国气象科学研究院,北京100081)

提要依据Hadley中心提供的全球海冰密集度格点资料,利用诊断分析方法,对近35年来南
极海冰的时空变化特征进行了研究。研究表明,在南极地区,海冰平均北界和海冰总面积的变
化基本一致,可以用海冰北界来研究南极海冰的时空变化特征。南极海冰最多和最少期分别出
现在9月和2月;威德尔海和罗斯海地区海冰最多、变化最大,南极半岛地区海冰最少,变化也
小;近35年来环南极地区的海冰有明显的减少趋势。南极海冰变化的时空多样性十分明显,存
在着5个变化不同的区域,其中有两个区域近35年来海冰范围扩大,面积增加,而另三个区域
则海冰范围缩小,面积减少。不同区域的海冰都存在着较明显的2—3年和5—7年主振荡周
期。南极海冰时空变化特征的研究对进一步认识南极地区海2冰2气相互作用的物理过程,讨论
南极海冰变异与大气环流和天气气候的关系有重要意义。
关键词南极海冰数学诊断时空变化全球变化

1引言

全球气候变化是当今举世瞩目的重要课题,南极地区是全球气候变化的关键区和敏
感区。科学家们目前正力图从此发现全球气候变化的前兆。极地是地球大气热机运转的
冷源所在地,其海洋和大气状况对于全球大气环流和天气气候变化具有重要作用。南极
地区是全球地2气系统的主要冷源之一,而赤道地区则是全球地2气系统的主要热源(周秀
骥,陆龙骅等,1996)。旋转地球上冷热源的非均匀分布,正是产生大气环流的直接原因。
海冰是南极地区最重要的大气环境特征之一。海冰的存在及其季节和年际变化,是
极地海洋状况最显著和变化最大的特征。海冰所具有的高反射率及其对海洋与大气之间
热量和水汽交换的抑制作用,以及海冰生消所伴随的潜热变化,对于极地和高纬度地区大
气的热量收支有着至关重要的影响,进而影响极地大气冷源的强度。因此,极地海冰覆盖
范围的变化可以通过影响极地大气冷源的强度而影响大气环流。另一方面,由于受极地
海陆分布及洋流等因素的影响,海冰地理分布不均,导致极地各区域海冰对大气环流的影

[收稿日期]2004年2月收到来稿。
[基金项目]科技部基础工作专项资助。
[作者简介]马丽娟,女,1979年生。中国气象科学研究院2001级硕士研究生。专业方向是极地气象与全球变
化研究。
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响具有明显空间差异和季节差异(周秀骥,陆龙骅等,1996)。南极海冰的异常变化不仅影
响南极地区局地能量平衡,而且对于包括海洋、大气、极冰在内的全球气候系统的稳定和
变化亦会产生巨大的影响。美国国家宇航局,美国海军等很早就对海冰气候特征进行分
析,并制作全球海冰冰情分析与预报(Zwallyetal.,1983;O’Lenic,1978);WMO年度气
候报告和IPCC气候变化评估报告中对南极海冰变化也十分重视(WMO,2002;IPCC,
2001);Yuan等对南极海冰及全球联系,与南方涛动的关系,南太平洋海冰与大气的耦合
振荡等进行了研究(Yuanetal.,2000;Kwoketal.,2002;Silviaetal.,2001)。在我国有
不少学者研究了南极海冰与我国长江流域梅雨,西太平洋副高的可能联系(符淙斌,1981;
彭公炳、王宝贯,1989),讨论了南极短期气候特征、海冰涛动与ENSO及南极半岛地区气
温的可能联系(周秀骥、陆龙骅等,1997;程彦杰等,2003),利用数值模式研究了南极冰雪
覆盖变异对南北半球大气环流的影响(见周秀骥,陆龙骅,1996)。这些研究工作表明,南
极海冰变化与全球气候变化有密切的联系。
多年来,国内外学者对南极海冰变化特征及其对全球变化的响应和反馈进行了很多
研究。南极海冰时空变化特征的研究,对进一步认识南极地区海2冰2气相互作用的物理
过程,探讨南极海冰变异对南极局地环流和全球大气环流,特别是对东亚和中国天气气候
和环流的影响有着十分重要的作用。本文根据Hadley全球月平均海冰密集度资料,利用
诊断分析方法,对近35年来南极海冰的时空变化特征进行了研究,南极海冰变异对东亚
大气环流和中国天气气候的影响将另文分析。

2资料及处理方法

本文使用英国Hadley中心给出的1871年1月—2002年12月共132年的全球月平

均海冰密集度资料(http://badc.nerc.ac.uk/cgi2bin/data-browser/data-browser/badc/
ukmo2gosta//data/gice),纬向89.5°N—89.5°S、经向179.5°W—179.5°E,其空间分辨率
为1°×1°