科研進(jìn)展
海冰消融將進(jìn)一步加劇高北極陸地暖濕化
隨著全球氣候變暖持續(xù)加劇，北極增溫速率已達(dá)全球平均水平的四倍以上。北極海冰作為全球16個(gè)氣候“臨界點(diǎn)”之一，正在經(jīng)歷快速退縮。海冰融化不僅削弱了反射太陽輻射的“白色冷帽”，也暴露出吸熱能力更強(qiáng)的深色海面，推動(dòng)北極水循環(huán)格局從“雪為主”向“雨主導(dǎo)”逐步轉(zhuǎn)變。這一變化將顯著影響北極冰川退縮、凍土融化、徑流過程和生態(tài)系統(tǒng)平衡，并對(duì)全球海平面與極端氣候產(chǎn)生多米諾骨牌效應(yīng)。
中國(guó)科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院冰凍圈科學(xué)與凍土工程全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室極地研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合北京師范大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，基于極地放大模式比較計(jì)劃（PAMIP）和耦合模式比較計(jì)劃（CMIP）的大樣本集合模擬，通過分離“全強(qiáng)迫”與“僅海冰強(qiáng)迫”的氣候響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)海冰消融影響北極陸地降水的精準(zhǔn)歸因，系統(tǒng)揭示了其對(duì)降雨變化的貢獻(xiàn)程度和區(qū)域差異，為解析海冰消退在北極水循環(huán)中的具體作用提供了重要依據(jù)。
研究發(fā)現(xiàn)，在全球升溫2°C的情景下，北極陸地夏季降雨量將增加約17%，其中16%的增幅可歸因于海冰減少。尤其在西伯利亞北部和北美北極沿岸等關(guān)鍵區(qū)域的降雨響應(yīng)最為顯著，該區(qū)域海冰減少對(duì)降雨增加的貢獻(xiàn)率超過30%。
研究進(jìn)一步揭示了海冰影響降雨增加的物理機(jī)制。一方面，海冰消融帶來顯著的增溫效應(yīng)。海冰范圍退縮導(dǎo)致開闊水域擴(kuò)大，顯著增強(qiáng)感熱與潛熱釋放，推動(dòng)局地氣溫上升，從而促進(jìn)降雪向降雨的相態(tài)轉(zhuǎn)變，這一升溫驅(qū)動(dòng)的熱力機(jī)制對(duì)降雨增加的貢獻(xiàn)率高達(dá)68%。另一方面，海冰消融導(dǎo)致濕化效應(yīng)加劇。開闊洋面增加了蒸發(fā)面積，為大氣持續(xù)輸送更多水汽；同時(shí)海冰減少激發(fā)的大氣環(huán)流異常促使北冰洋和太平洋水汽在關(guān)鍵區(qū)域（如西伯利亞東北部）匯聚，總降水量的增加貢獻(xiàn)了剩余32%的降雨增量。
該研究系統(tǒng)量化了海冰消退對(duì)北極陸地夏季降雨的貢獻(xiàn)比例，并厘清了其背后的熱力和動(dòng)力耦合機(jī)制，深化了對(duì)北極暖濕化過程的理解。研究建立的“海冰-降雨”定量關(guān)系為提升北極極端天氣氣候事件的預(yù)測(cè)能力，以及未來北極航道的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估提供了關(guān)鍵科學(xué)依據(jù)。并指出未來仍需進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)北極無冰海洋的近、遠(yuǎn)程影響研究，特別是對(duì)觸發(fā)臨界點(diǎn)對(duì)北半球生態(tài)水文格局、海陸溫室氣體源匯功能、以及復(fù)合極端事件多尺度效應(yīng)的關(guān)注。
該成果以Intensified Warm and Moist Arctic Coast in Summer Due to Future Sea Ice Retreat為題發(fā)表于國(guó)際知名期刊Geophysical Research Letters。西北研究院楊佼副研究員為論文第一作者，北京師范大學(xué)效存德教授為通訊作者。中國(guó)科學(xué)院大學(xué)竇挺峰教授，西北研究院杜志恒研究員，北京市氣象探測(cè)中心韓微高級(jí)工程師和成都信息工程大學(xué)李姝彤博士參與該研究。該研究獲國(guó)家自然科學(xué)基金、冰凍圈科學(xué)與凍土工程全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主部署課題、中國(guó)科協(xié)青年人才托舉工程項(xiàng)目聯(lián)合資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1029/2025GL118052
全強(qiáng)迫（a）和僅海冰消融強(qiáng)迫（b）下的北極陸地夏季降雨量的多模式平均響應(yīng)，（c）海冰消融對(duì)降雨變化的貢獻(xiàn)率
