南极海冰变化及其影响

央视国际 (2003年01月29日 10:29)

　　海冰是在低于0ºC的海水中冻结形成的冰。通常在海水盐度为35‰时，海冰形成的温度为－1.9°C。海冰形成时，冰晶为纯水，盐份被排除，使周围海水的盐度和密度增加。

　　南极海冰区是南极海洋环境的主要特征之一。海冰区面积随季节变化，从夏末最小（约为3.5×106 KM2）到晚冬最大（约19×106 KM2），范围从东南极大陆沿岸到南纬55度（在部分经度区）。整个南极海冰带，除在Weddell海西部和Bellingshausen海 、Amundsen海的沿岸有成片的多年海冰外，大多数地区是一年内生消的季节性海冰，海冰的厚度较薄，小于1米，与多年冰比较，含盐度较高。

　　海冰对海洋表面的物理性质具有鲜明的影响，因为其高的反照率和对海气之间动力、热量及物质交换的影响而改变了海洋表面的辐射平衡。海冰还可以导致海冰覆盖区表面在冬天比无冰区表面更低的温度。海冰冻结过程释放的盐分，可加深海水表面混合层，并通过对流，均影响南北半球的海水底部和顶部的组成。相反，融化时释放相对的淡水，并使海水表面成层（例如，混合层退却至较浅的深度）。和低纬度相反，在极地区域混合层的发展受控于海水表面的盐和淡水的通量。通过这些影响，海冰在全球热平衡和全球热盐的循环方面起到关键的作用。因为气候变暖海冰退缩以及各种变化的反馈过程会产生全球效应和作用，特别在高纬度地区增强气候变化。

　　海冰在全年覆盖约7％的海洋，现在人们普遍认为，海冰影响大气和海洋的非常重要的动力和热力状况。作为海气之间的绝缘层和表面紊热流的交换台，在同一大气状况条件下海冰的活越度比起周围开阔水域来，小了两个数量级。同样，海冰对太阳短波辐射的吸收远远小于开阔水域，在有海冰的地方，原本落到海里的降水直接落在浮冰表面。因此在冰区海洋表面热量和淡水平衡有着强烈的相关性。

　　海冰在南大洋的气候系统中所起的作用主要是改变了大洋表面的辐射平衡、能量平衡和物质平衡。海冰的覆盖可造成海洋表面反照率的改变，影响海洋表层对太阳辐射能量的吸收。通常无冰覆盖的海面反照率为10～15％。 在海冰区，有新雪的海冰表面，反照率可以达到90％。但反照率的变化与海冰厚度、冰间水域的面积、海冰表面雪盖的情况有很大的关系。

　　因为海冰盐度小于周围海水，其变形和衰退不仅强烈影响海气之间的热交换，而且影响海水表面水平衡，因此对全球海洋环流产生潜在的影响。

　　通过热力学和动力学过程，海冰对地区乃至全球的气候状态和可变性起至关重要的作用，在空间上和时间上形成一系列反馈作用机制主要是因为，冰表面反照率反馈，海冰绝缘作用，海冰生成时释放的盐分及海冰融化时表面海水淡化使得全球热盐环流受到较大影响。

　　在地球物理学范围内，海冰是极地区域薄的、破碎的，其厚度、密集度和其他特性受制于变化的动力和热力学过程（运动、变形、冻结和消融）以及大气和海洋的边界层的直接作用。所以这些相互作用的实际结果决定了冰覆盖的状态、变化、以及对气候变化的响应和影响。

　　本次执行的考察任务是南极普里兹湾海冰变化对全球气候和中国气候的影响。目前我们的各项考察工作有序展开，主要包括：第一阶段的走航海冰观测，主要项目有：海冰分布、密集度、类型、厚度、雪覆盖等，根据冰情发展状况，第二阶段将利用船载直升机进行重点区域海冰航空调查。第三阶段：在南极普里兹湾地区冰面做一系列现场观测和测试、冰芯钻去、表面积雪采样以及现场水文和气象资料观测收集工作。第四阶段主要在回国后展开，主要有：室内分析测试、卫星资料购买和分析、全部数据分析处理和总结。

　　（作者：兰州大学资源环境学院博士生 唐述林 内容提供：中央电视台 胡威）

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