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北极高密集度冰区海冰加速融化机理及其与中高纬度风暴活动的联系

批准号:
42075024
项目类别:
面上项目
资助金额:
59.0 万元
负责人:
黄菲
依托单位:
学科分类:
气候与气候系统
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
黄菲

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
近年来北极海冰加速融化及其对中高纬度天气气候的影响引起广泛关注和争议。北极海冰变化的最大变率出现在高密集度海冰的边缘区域,目前北极放大的正反馈机制多是针对该区域的,但哪种机制起主要作用尚未达成共识。申请人的预研究发现北极高密集度冰区(气候平均海冰密集度大于90%的区域,简称HSIC)海冰的变化几乎主导了整个北冰洋海冰的变化,且在近年来频繁出现海冰密集度极端降低事件,反映出HSIC海冰的加速融化特征,这种北极中央区HSIC海冰加速融化的物理机制由于耦合了风暴活动的动力影响和反馈,可能不同于边缘区的反馈机制。本项目将从研究北极HSIC海冰密集度极端降低事件为切入点,揭示HSIC海冰加速融化的时空变化规律,阐明其可能的物理机制,探究北极HSIC海冰融化与中高纬度风暴活动的可能联系。研究结果将加深人们对北极放大机理及其气候效应的科学认识,并对未来开拓北极中央航道和“冰上丝绸之路”提供重要科学依据。
英文摘要
In recent years, the accelerated melting of Arctic sea ice and its effect on the weather climate in middle and high latitudes have aroused wide attention and controversy. The maximum variability of Arctic sea ice changes occurs in the marginal zone of multi-year ice or high sea ice concentration (HSIC), that is, the seasonal melting area. Currently, most of the mechanisms proposed are the positive feedback mechanism in this area, and no consensus has been reached on which mechanism plays a major role. The pre-study of the applicant found that change of sea ice in HSIC (climatological mean of SIC is more than 90%) area almost dominates the change of the whole Arctic sea ice. And in recent years, frequent SIC extremely low events (SELE) reflect accelerated melting characteristics of sea ice in HSIC area. The physical mechanisms of accelerated melting of sea ice in central Arctic HSIC region may be different from the feedback mechanism in the marginal ice zone. This project will start from the study of the Arctic SELE, reveal the spatiotemporal variation of the accelerated sea ice melting in HSIC area, clarify its possible physical mechanism, and explore the possible connection between the sea ice melting in the Arctic HSIC area and the mid-high latitude storm activities. The research results will deepen the scientific understanding of the Arctic amplification mechanism and its climate effects, and provide important scientific basis for the future development of the Arctic central pathways and the "ice silk road".
近年来北极海冰加速融化及其机理引起广泛关注和争议。本项目研究发现,代表北极中央区的高密集度冰区(气候平均海冰密集度大于90%的区域,简称HSIC)在近年来频繁出现海冰密集度(SIC)极端降低事件(ELSE),反映出HSIC海冰的加速融化特征。尤其是2016年9月初北极中央区SIC达到历史最低值,接近50%。. 本项目从北极中央HSIC区ELSE的分析入手,发现北极ELSE的SIC存在四种空间分型,即东—西半球反位相模态(EWM),太平洋—大西洋扇区反位相模态(PAM),中央一致型模态(CUM)以及波列状模态(WTM)。EWM和PAM主要反映了北极海冰的边缘融化型特征,CUM主要体现了北极中央区海冰融化型的特征,而WTM则体现了中央区和边缘融化型的混合模态特征。定量分析表明,热力作用主导了EWM和PAM的形成,贡献占比约分别为68%和72%;动力作用对CUM和WTM贡献率分别为51%和42%,与热力作用同等重要。在此基础上本项目提出了造成北极中央区海冰加速融化的热力-动力耦合反馈机理。. 本研究发现提供这种动力反馈作用的天气系统主要是强北极气旋(SAC),其中接近60%的SAC来源于中纬度,几乎90%的SAC进入北极后达到其最大强度。夏季北冰洋SAC的生命史变长强化了动力-热力耦合反馈过程,进而加速了北极增暖放大和北极海冰的减少。项目还揭示了通过这种动力反馈作用,北极放大影响中纬度极端天气的遥相关影响机制。. 本研究发现,在SSP5-8.5情景下,北极海冰临界点将大大提前,大约在2040年左右夏季会出现无冰的北冰洋。这将有利于北极航道的开通。但是随着未来海冰融化,夏季SAC活动加强,会对北极航道的通航性带来显著风险。在无冰覆盖的开阔水域,SAC使可通航性下降10%以上。SAC对东北航道太平洋至大西洋方向(P2A)的航行影响最大,在过去30多年沿该航线所有的航次评估中,延误率高达82.9%,仅有13.3%不受SAC影响,使航程平均延时5天左右。未来考虑了SAC的影响后会使航道全线贯通的时间显著减少60%以上。该成果对开发北极航道有重要参考价值。
北极放大的关键区反馈机理及其对东亚气候的影响
  • 批准号:
    41575067
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    70.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    黄菲
  • 依托单位:
南海季风系统的1990s年代际转型及机理研究
  • 批准号:
    40975038
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50.0万元
  • 批准年份:
    2009
  • 负责人:
    黄菲
  • 依托单位:
南海天气尺度季风与准定常地形强迫波的相互作用研究
  • 批准号:
    40775042
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    13.0万元
  • 批准年份:
    2007
  • 负责人:
    黄菲
  • 依托单位:
南海季风型海气耦合系统与跨赤道行星季风相互作用研究
  • 批准号:
    40305009
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万元
  • 批准年份:
    2003
  • 负责人:
    黄菲
  • 依托单位:
国内基金
海外基金