北极海冰为何变得越来越平滑，压力脊和冰动力的新研究

传统的北极海冰表面厚而崎岖，压力脊高耸，但近几十年来的观察发现，北极海冰的覆盖范围显著缩小，冰层变薄且移动速度加快，但关于海冰表面粗糙度和形态特征的变化原因仍不明确。最近的研究调查了这一现象，发现压力脊的频率和强度有所下降，为了解北极冰的变化性质及其更广泛的环境影响提供了重要见解。

北极海冰中压力脊

压力脊是由海冰变形形成的隆起结构，通常在冰层因外力如风或洋流作用发生水平挤压时产生，破坏了原本平坦的海冰表面。压力脊对北极海洋的能量和质量平衡、生物地球化学循环以及生态系统具有重要影响。

一方面压力脊影响海洋和大气之间的热传递，影响热量交换方式；另一方面压力脊有助于海冰的整体运动和变形，脊的存在会影响冰漂移，冰面越光滑，移动速度越快，对洋流和风的阻力就越小。

尽管通过卫星影像等可以发现北极海冰的覆盖范围显著缩小，但尚不清楚表面粗糙度和压力脊等是否也发生了相应的变化，主要是由于小尺度特征的全年卫星观测直到最近几年才开始普及。

鉴于压力脊是由于冰层因外力如风或洋流作用发生水平挤压时产生，对北极海冰减少产生了两个重要假设，到底是由于更薄更年轻的冰盖积累变形的时间更短，导致整个北极的压力脊密度降低，还是由于更薄更动态的冰盖更容易变形导致表面粗糙度和压力脊增加。

新的研究发现

为了探讨上述2个假设，确定北极海冰的压力脊密度、高度和间距是否发生了变化，这些变化是否与海冰的年龄和季节冰的增加有关，德国不来梅港阿尔弗雷德·韦格纳研究所、亥姆霍兹极地与海洋研究中心的研究人员通过30年的机载激光测高仪数据，对北极海冰的表面形态进行了详细分析，通过卫星数据溯海冰的漂移路径，确定海冰的年龄，评估了整个北极山脊形态的变化。

研究发现，压力脊的密度和高度显著下降，而间距增加，这些变化与海冰年龄的减少密切相关，尤其是在老冰显著减少的区域。在极地漂移和林肯海区域，压力脊密度分别下降了12.2%和14.9%；在压力脊高度方面，林肯海的压力脊高度下降了10.4%，而极地漂移区域下降了5%；在压力脊间距方面，极地漂移和林肯海的压力脊间距分别增加了20.4米和16.7米。通过分析大气阻力系数，林肯海的阻力系数下降了0.61×10^-3，极地漂移区下降了0.16×10^-3，表明海冰表面变得更加光滑。

此外，研究还发现，季节冰的增加增强了北极整体的变形率，尽管压力脊的总体数量在减少，但每年形成压力脊的事件却在增加。

研究表明，老冰的减少是压力脊形态变化的主要原因，尤其是在林肯海等传统上以厚冰为主的区域。压力脊的减少和高度下降导致海冰表面更加光滑，减少了大气与海洋之间的动量传递。这项研究揭示了海冰年龄在北极系统中的核心作用，为理解气候反馈机制提供了关键观测证据。

思考

随着北极的多年冰持续减少，多年冰在压力脊的形成中起什么作用？

参考文献：Thomas Krumpen, Luisa von Albedyll, H. Jakob Bünger, Giulia Castellani, Jörg Hartmann, Veit Helm, Stefan Hendricks, Nils Hutter, Jack C. Landy, Simeon Lisovski, Christof Lüpkes, Jan Rohde, Mira Suhrhoff & Christian Haas ，Smoother sea ice with fewer pressure ridges in a more dynamic Arctic. Nature Climate Change volume 15, pages66–72 (2025)，doi.s41558-024-02199-5