春季南半球环状模态滞后影响晚夏南极定冰变率

为什么地球最南端的静默冰层很重要

沿着南极的海岸分布着一条“定冰”带——指被锁定在海岸和冰舱架上的海冰。它看起来静止且平凡，但这种锚定的冰能稳固脆弱的冰舱架、塑造通向深海的海洋环流，并为帝企鹅等野生动物提供栖息地。本研究提出了一个看似简单却具有全球意义的问题：几个月前环绕南极的主要风场变化如何影响到了晚夏有多少这类保护性定冰得以存留？

具有长期记忆的南半球风带

研究聚焦于南半球环状模态（Southern Annular Mode），这是一种主导的风与气压格局，围绕南极形成一圈。当该模态处于“正相位”时，强西风带收缩并向极地方向移动。作者利用二十多年卫星绘制的南极定冰图谱，结合大气与海洋记录，追踪春季早期（9月）这一风场状态与随后3月定冰面积之间的关系——3月通常是定冰的年度最低点。

把春天空气与晚夏冰损联系起来

研究团队发现了一个强烈且滞后的关联：在9月南半球环状模态显著为正的年份，下一年3月南极周围的定冰往往明显减少。这一联系并非在整个大陆均匀分布。三个区域——大西洋扇区的德隆宁·毛德地、罗斯海西部的阿蒙森海，以及东南极的澳大利亚扇区——承担了主要的联系。在这些地区，春季风带的变化改变了漂浮海冰的漂移与融化方式，为数月后有多少锚定定冰得以存留奠定了基础。

漂移海冰与海浪如何侵蚀沿岸冰层

在德隆宁·毛德地和阿蒙森海，机制主要是机械性的。在环状模态为正的春季，近地面风会将周围的浮冰向北推离海岸。这种海冰输出减少了定冰前方的保护缓冲。随着更多开阔水域暴露，海洋吸收额外的阳光，进一步加热表层并融化剩余的海冰。进入夏季后，更大尺度的海浪（涌浪）能够渗入更靠近海岸的区域。研究显示，在春季北向漂移更强的年份，夏季沿岸冰减少、波浪增高，而3月记录到的定冰范围相应缩小。

澳大利亚扇区的不同故事

澳大利亚扇区则表现不同。该地区海岸点缀着长长的冰舌和岩质岬角，形成有利于定冰积聚的海湾。作者在这里发现，南半球环状模态与简单的沿岸海冰损失之间几乎没有直接联系。关键在于沿岸的冰漂移方向。在风场为正的情形下，更强的东向风抵消了由南极沿岸流驱动的通常向西的浮冰流。这一方向改变减少了进入形成定冰的海湾的冰量，导致春季定冰较少；由于春季条件会向后影响时间，随之而来的是下一年3月残存的定冰也减少。

这对不断变化的气候意味着什么

总体而言，这些发现表明，环绕南大洋的环形大气格局可在数月前就对南极海岸定冰的损失产生预置效应，但在不同地区通过不同途径实现。在某些区域，保护性冰缘的丧失使定冰与冰舱架更易受破坏性海浪侵袭；在另一些区域，沿岸冰流的变化使海湾失去构建定冰所需的冰源。鉴于南半球环状模态本身受人为驱动的气候变化影响，理解这些联系至关重要。该风场的变化可能在南极体系内引发连锁反应，改变冰舱架稳定性以及有助于驱动全球海洋环流的致密水形成。尽管现有的定冰记录相对较短，这项工作仍为大气环带如何悄然重塑南极冰缘提供了一张重要的早期地图。

引用: Heo, ES., Jin, E.K. Lagged influence of spring southern annular mode on late-summer Antarctic fast ice variability. npj Clim Atmos Sci 9, 81 (2026). https://doi.org/10.1038/s41612-025-01205-7

关键词: 南极海冰, 定冰, 南半球环状模态, 气候变率, 海洋环流