2023年，南極海冰面積急劇下降。分析表明，海冰的減少增加了海洋熱量向大氣的轉移，進而影響了海洋環流和風暴的頻率。

近40年來，南極洲周圍海域的冰量雖小但顯著增加，在2014年達到歷史新高。但隨之而來的是2016年海冰大量流失，到2023年，損失是前所未有的，并且在 2024 年持續接近歷史最低水平?；蛟S更令人擔憂的是，損失發生的時間恰逢南半球的冬季。這種下降以及海洋變化表明，南大洋可能正在經歷一場與上個世紀不同的轉變。喬西等人在《Nature》雜志上撰文。計算 2023 年南極冬季期間有多少南大洋熱量流失到大氣中，并討論這可能對風暴、海洋環流以及地球系統的熱量和碳儲存產生的影響。海冰介導海洋與大氣之間的熱交換（圖1）。在夏季，這些冰反射了大部分太陽輻射，阻止其到達海洋表面并使海洋表面變暖。在黑暗、寒冷的冬季，海冰將海洋與上方較冷的大氣隔離，減少海洋的熱量損失。但海冰在使海洋從大氣中吸收多余熱量方面也發揮著關鍵作用，這種機制與南大洋尤其相關。

圖1 | 南極海冰的影響

南大洋比太平洋、大西洋和印度洋要小，但它是全球氣候變化的主要緩解者——在過去的一個世紀里，它吸收了海洋從大氣中吸收的約 83% 的熱量，并吸收了約 43% 的熱量。南大洋吸收如此多熱量和碳的能力與海冰的形成和海洋環流直接相關。隨著南大洋海冰的形成，陸架水域（即大陸架上的淺水水域）變得更加含鹽，因為海水結冰時鹽會從海水中排出。寒冷、富含鹽分的海水從大陸架下沉并流出，然后與稱為環極地深水（CDW）的層混合，成為世界上密度最大的海水——南極底層水（AABW）。

目前對地球海洋狀況的了解表明，南極海冰在確定 CDW 的特征方面發揮著主導作用。反過來，CDW 影響 AABW 的體積和密度。它還介導了從南極大陸流入海洋的冰蓋的融化，特別是思韋茨冰川和松島冰川，它們位于南大洋的邊緣，被稱為“末日冰川”，因為它們的融化可能引發災難性的海平面上升。

高鹽度的陸架水與 CDW 混合成為 AABW，在表面吸收CO2，然后在流向海底時將其帶入海底。這些水在深淵中循環，直到最終重新浮出水面，通常是在1000 年后。南大洋可以吸收的碳量受到形成的 AABW 的體積以及它在重新浮出水面之前在很深的地方停留的時間的影響。這些因素還決定了海洋需要多長時間才能適應不斷增加的碳排放和相關的大氣加熱。

喬西等人利用衛星觀測計算了 2023 年 6 月和 7 月（南半球冬季）海冰損失量。然后，他們將標準模型應用于這些數據，以及大氣和海洋條件的測量，以估計這種變化會引起多少熱量損失。作者的分析表明，南大洋大部分地區損失的熱量是前幾年被冰覆蓋時損失的兩倍。這種大量的熱量損失伴隨著風暴頻率的增加，因為轉移到大氣中的多余熱量放大了可用于燃料風暴的能量。海洋的熱量損失也冷卻了地表水，使其密度更大——這一變化可能會極大地改變車輛碰撞波的特性。

該團隊的工作進一步表明，從海洋傳遞到大氣的熱量在 2023 年比平常晚一個月左右達到最大值，海冰的形成也同樣延遲。海冰形成的季節性變化有可能影響依賴海冰的海洋生態系統和捕食者。它們還可以影響海洋條件，從而調節來年春季冰層破裂和秋季重新形成的速度（或慢速）。

Josey 及其同事以 2023 年的異常條件為試驗臺，得出的結果指出了冬季南極海冰過低對海洋和大氣環流產生的深遠而直接的影響。但 2023 年到底有多反常呢？2024 年，南極洲的冬季海冰再次變得異常少。這兩個極端的冬季可能是與南大洋政權轉變相關的系統性變化的一部分。由于潛在的持續和持續的冬季冰損失，喬西等人的影響。亮點可能會產生全球影響。

通過研究南極冰、海洋和大氣之間的相互作用，研究人員可以繼續梳理海冰減少的潛在后果。對海洋水體（從表面到深處）特征的測量將有助于揭示這種下降的潛在程度和持續時間，及其對南大洋熱量和碳吸收的影響，以及對持續的全球影響。減緩氣候變化。

文獻參考：

Landrum, L. L., & DuVivier, A. K. (2024). Sea ice is shrinking during Antarctic winter: here's what it means for Earth's oceans and atmosphere. Nature, 636(8043), 578–579.

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