科研动态：王绍银博士在ERL发文揭示了格陵兰岛阻塞高压对夏季北极海冰的显著影响
研究背景：
在全球变暖的背景下，北极增温加剧，北极海冰的覆盖范围在过去几十年显著减少、厚度变薄。除人类活动等外部强迫外，北半球高纬度的大气内部的主导模态，如格陵兰阻塞高压（Greenland high，GL-high），也对北极海冰的长期趋势和年际变率有十分重要的影响。格陵兰高压类似于夏季的北大西洋涛动（North Atlantic Oscillation），但强调了局部环流特征。以往的研究发现，格陵兰岛和北冰洋上空反气旋式环流加强的趋势，伴随着水汽和云量的增多，向下长波辐射的增多。该过程对1979年以来9月海冰范围下降的贡献高达60%。
一般而言，云对地表辐射平衡产生了两种相互竞争的效应：通过阻挡向下短波辐射使地表变冷（cooling effect）和通过阻止上行的长波辐射使地表变暖（warming effect）。前人的研究强调了云的warming effect。然而，我们知道反气旋往往伴随着下沉运动和少云的情况。通过云的短波辐射效应（cooling effect），有可能导致向下的短波辐射增加，促使海冰减少。这种影响还有待进一步明晰。
图1. (a) 1980–2019年加拿大海盆(蓝色实线，倒序)和波弗特海(蓝色虚线，倒序)区域平均的SIC异常以及6月格陵兰高压（GL-high）(黑色)。6月GL-high与(b)海表温度(SST)、(c)海冰密集度(SIC)和(d)海冰厚度(SIT)之间相关系数的空间分布。圆点表示相关系数大于0.32，超过95%的置信度。
论文介绍：
本研究利用多套再分析数据集（MERRA2、NARR、ERA5、JRA55、NCEP2、PIOMASS）和海冰、海洋卫星遥感数据，分别从热力学和动力学过程两个方面，刻画了6月份格陵兰高压（GL-high）对夏季北极海冰年际变率以及可预报性的影响。
如图1 所示，最近40年，6月份GL-high的时间序列呈现上升的趋势，在2012年出现最大值。我们发现，6月份GL-high的加强与加拿大海盆，特别是波弗特海的海冰减少显著相关，两者同期的相关系数为–0.51。进一步，我们研究发现加强的GL-high对波弗特海海冰的影响的机制可以分为热力学过程和动力学过程。
（1）热力学过程
当格陵兰高压比较强的时候，加拿大群岛周围的下沉气流增加，导致该地区低云量显著减少，通过云的短波辐射效应，从而导致向下的短波辐射增加。这一机制与以往的研究结果不同在于，以往的研究强调水汽和热量的平流输送以及伴随的向下长波辐射的增加是使得北极海冰快速减少的主要原因。该研究则从云量和短波辐射的角度，证实其对波弗特海海冰的显著影响。
（2）动力学过程
当格陵兰高压比较强的时候，加拿大海盆周围的反气旋异常增加，波弗特海地区东风频率增加，促使波弗特海海冰远离海岸线（海冰输送），开阔水域增加。在短波辐射增强的情况下，上层海洋显著变暖，促使冰-反照率反馈加强。
该研究揭示了云的短波辐射效应对夏季北极区域海冰的显著影响，结合海冰动力学过程全面刻画了格陵兰高压对波弗特海海冰的影响。研究研究成果于2022年7月在国际著名期刊《Environmental Research Letters》上发表（IF=6.947），题目为“New Insight into the Influence of the Greenland High on Summer Arctic Sea Ice”。中山大学测绘科学与技术学院极地海洋与气候变化团队王绍银博士为第一作者，团队首席程晓教授、团队骨干陈卓奇副教授和叶玉芳助理教授为文章的合作作者。
该研究得到了国家重点研发计划项目(2019YFC1509104和2021YFC2802504)、南方海洋与工程广东省实验室创新团队建设（311021008）等项目的支持。
王绍银，博士，博士后。2013年7月获兰州大学理学学士学位；2016年7月获中科院大气物理研究所理学硕士学位；2019年10月获德国卡尔斯鲁厄理工学院理学博士学位。主要从事极地气候变化，海冰、冰盖数值模拟等领域的研究。