南极海冰趋势，南半球环状模式与深对流的联系

南极海冰：风、水和冰的舞蹈

南极洲周围广阔的海冰在调节地球气候方面发挥着关键作用。最近的研究揭示了一种驱动海冰覆盖数十年变化的迷人机制，涉及南半球环状模 (SAM)、深海对流和海洋温度之间的相互作用。

南极环状模是一种影响南极洲周围风向的气候现象 。当南极环状模处于正相时，较强的西风会将表层海水推向北方，使含盐量更高、更深的海水上升到海面 。含盐量更高的海水不易结冰，从而导致海冰覆盖面积减少 。

深海对流在此过程中起着至关重要的作用。当寒冷、稠密的表层海水下沉并与深层混合时，它会削弱上层海洋的分层，并引发较暖的地下水涌上来。这进一步阻碍了海冰的形成。相反，较弱的深对流会使上层海洋冷却，海冰膨胀。

上升水导致的盐度增加削弱了上层海洋的分层，导致深对流，进一步将暖咸水带到海面。这种反馈回路导致了南极海冰范围数十年来的变化。

研究人员利用300年的海冰数据同化重建和模型模拟，该研究展示了驱动海冰变化的物理过程。研究发现，南极海冰范围经历了数十年的显著波动，在80至100年间经历了增加和减少的时期 。1979 年至2015 年间，南极海冰范围略有增加，但自2016年以来迅速下降。南半球环状模( SAM )的正相，以较强的西风为特征，引发深海对流。深对流过程将温暖的盐水从地下带到地表，导致海冰融化

研究结果表明，受南半球环状模( SAM)和深对流过程的影响，南极海冰范围经历了显著的多年代变化。该研究强调了盐度对流反馈机制，其中与SAM相关的更强的西风增强了暖盐水的上升，削弱了上层海洋分层并诱发了深对流.这种反馈回路是海冰变化的主要驱动因素​，南极海冰范围在过去80至100年内经历了增加和减少的时期2016年以来的近期下降归因于这些过程​。

南极海冰通过控制大气和海洋之间的热量、动量、淡水和气体交换，在地球气候中发挥着至关重要的作用.海冰范围的变化可能对全球气候模式产生重大影响​。了解这些过程有助于改善对未来南极海冰变化的预测，这对于气候建模和政策制定至关重要。

参考文献：Yushi Morioka, Syukuro Manabe, Liping Zhang, Thomas L. Delworth, William Cooke, Masami Nonaka & Swadhin K. Behera ，Antarctic sea ice multidecadal variability triggered by Southern Annular Mode and deep convection.  Communications Earth & Environment  volume 5, Article number: 633 (2024) , DOI: s43247-024-01783-z

一、南半球环状模如何影响南极海冰覆盖？

南半球环状模（SAM）是南半球大气环流的主要模态之一，其对南极海冰的影响是气候研究的热点。

1、正位相SAM的影响：正位相SAM会加强西风带，导致更多的暖空气向南极大陆输送，从而加速海冰融化。 正位相SAM通常与威德尔海海冰减少、罗斯海海冰增加相关。这是由于正位相SAM导致的环流变化，使得威德尔海海域更容易受到暖空气影响。正位相SAM会影响南大洋的海洋环流，进而影响海冰的形成和输送。

2、负位相SAM的影响：负位相SAM会减弱西风带，导致更少的暖空气向南极大陆输送，有利于海冰的生长。负位相SAM通常与威德尔海海冰增加、罗斯海海冰减少相关[3]。与正位相SAM相反，负位相SAM会减弱南大洋的海洋环流，有利于海冰的扩张。

总的来说，SAM对南极海冰的影响是复杂的，且存在区域差异。正位相SAM通常导致南极海冰减少，而负位相SAM则有利于海冰的增加。此外，SAM与其他气候因子（如ENSO）的相互作用也会影响南极海冰的变化。 例如，当SAM处于正位相且发生拉尼娜事件时，南极海冰减少的趋势会更加明显。

值得注意的是，南极海冰的变化是一个复杂的系统过程，受到多种因素的影响。 除了SAM，还有其他因素如大气温度、海洋温度、海冰厚度等，都对南极海冰的变化产生影响。

二、深海环流模式如何影响南极海冰范围？

深海环流与南极海冰之间存在着密切的相互作用。深海环流作为全球海洋热量和盐度输送的主要方式，对南极海冰的形成、融化和分布产生了显着影响。

深海环流将深海的热量输送到海面，影响海水的温度。较高的海水温度会加速海冰的融化，而较低的海水温度则有利于海冰的形成。深海环流输送的盐度会影响海水的密度。高盐度的海水密度较大，更容易下沉，从而驱动深海环流。而淡水（如冰川融水）的输入会降低海水的密度，减缓深海环流，进而影响海冰的形成。深海环流将深海的营养物质输送到表层，为海洋生物提供食物，进而影响海洋生态系统，间接影响海冰的形成。

南极冰盖融化产生的淡水进入海洋，降低了海水的盐度，从而减缓了深海环流的速度。深海环流的减缓会导致深海热量积累，从而导致深海温度升高。深海环流的改变会影响海洋生态系统的稳定性，进而影响到全球气候。

总的来说，深海环流和南极海冰之间存在着复杂的相互作用。深海环流的变化会直接影响南极海冰的形成、融化和分布，而南极海冰的变化也会反过来影响深海环流。这种相互作用对全球气候系统有着深远的影响。

三、思考

SAM与南极海冰之间的关系是否是非线性的？是否存在临界点，即SAM达到一定强度时，对海冰的影响会发生质的变化？SAM对不同海域的海冰影响是否具有区域差异？例如，威德尔海和罗斯海的海冰对SAM的响应是否一致？ SAM对南极海冰的影响是否具有不同时间尺度的特征？短期、年际和年代际尺度上，SAM对海冰的影响是否存在差异？

南极海冰变化是否会影响中高纬度地区的极端天气事件的发生频率和强度？南极海冰变化对南大洋生态系统，特别是海洋生物的分布和数量有何影响？南极海冰变化对全球海平面上升的贡献有多大？

这些有趣的问题旨在激发你的思考，助你更深入地理解，希望能为你带来新的启示和帮助~~~

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