论文部分内容阅读
受地理位置、河流径流、气候特征等因素的影响，北冰洋不同区域海冰变化不尽相同。为了探讨北冰洋各海区海冰变化的一致性和差异性，本文通过多种统计分析的方法，利用美国国家冰雪中心提供由NASA算法反演出的海冰密集度数据，分区域对1979-2008年北冰洋海冰的年际、年代际变化进行了研究，并讨论了各区域海冰年际、年代际变化之间的关系及其与北半球高纬大气环流的可能联系。根据北极海冰的区域划分方法，本文选择了北冰洋的七个典型区域作为主要讨论对象：巴伦支海、喀拉海、拉普捷夫海、东西伯利亚海、楚科奇海、波弗特海以及加拿大海盆。考虑便于各区域海冰相互之间的比较，定义了能够反映海冰面积信息的海冰相对面积（SIRA）对各区域海冰进行表征，通过包络拟合、小波分析、EMD分解等方法发现，1979-2008年，巴伦支海、喀拉海、拉普捷夫海、东西伯利亚海、楚科奇海、波弗特海和加拿大海盆海冰相对面积都有明显的年际变化特征，拉普捷夫海、楚科奇海、波弗特海和加拿大海盆海冰相对面积的年际变化时间尺度存在明显的年代际变化，其中楚科奇海海冰相对面积从年际变化时间尺度由高频逐渐过渡到低频，波弗特海相反。对于5年左右的年际变化，北冰洋西部的楚科奇海、波弗特海、加拿大海盆海冰相对面积1999年之后变化较为一致，北冰洋东部的巴伦支海、喀拉海、拉普捷夫海海冰相对面积变化与之相反；东西伯利亚海海冰相对面积5年左右的年际变化在1997/98年之前与巴伦支海、喀拉海、拉普捷夫海较一致，之后，楚科奇海，波弗特海和加拿大海盆变化一致。巴伦支海、喀拉海、拉普捷夫海、波弗特海和加拿大海盆海冰相对面积存在8年左右的年际变化。在8年左右的时间尺度上，1989年之前，巴伦支海，喀拉海，拉普捷夫海海冰相对面积与波弗特海海冰相对面积变化相反，即整个北冰洋海冰8年左右的年际变化呈现出一定的东西不对称，但是这种不对称在上世纪90年代末期消失，各海域8年左右的年际变化又趋于一致。巴伦支海、东西伯利亚海海冰相对面积10-15年的年代际变化一致，二者与波弗特海相反；拉普捷夫海和楚科奇海海冰相对面积10-15年的变化一致，二者与喀拉海相反。通过EOF方法得到的北半球高纬地区1000hPa位势高度-气温联合模态能够很好地反映北半球高纬度温压场的变化信息，冬季联合模态与夏季联合模态各自独立存在，彼此不相关，通过回归分析、相关分析、合成分析等方法，本文发现，冬季模态主要是和全年的海平面气压场有关，而夏季模态则是和海平气温场关系更密切。在10-15年的年代际尺度上，夏季位势高度-气温联合模态影响巴伦支海、东西伯利亚海海冰变化波弗特海相反，拉普捷夫海、楚科奇海海冰变化与喀拉海相反。巴伦支海和东西伯利亚海海冰一致变化与夏季联合模态有关的海平面气温场影响有关，当夏季联合模态处于正位相时，冬季巴伦支海和夏季东西伯利亚海海平面气温暖异常十分显著，在暖异常的影响下，冬季巴伦支海海冰不易冻结，夏季东西伯利亚海海冰更易融化，两海域海冰同样偏少。东西伯利亚海和波弗特海海冰10-15年的相反变化是与联合模态有关的夏季风场驱动有关，当夏季联合模态处于正位相时，夏季东西伯利亚海海平面水平风场以强离岸辐散风为主，而波弗特海海平面则是顺时针的风场距平，东西伯利亚海海冰在此风场的驱动下发生碎裂，海冰受风驱动漂移至外海域，海域内海冰减少，而波弗特海海冰则向区域内辐合，区域内海冰增加。夏季联合模态处于负位相时，情况正好相反。拉普捷夫海和楚科奇海海冰相对面积10-15年变化相同，二者与喀拉海相反，这与主要与北半球高纬度夏季1000hPa位势高度-气温联合模态有关的海平面水平风场影响有关。夏季模态处于正位相时，夏季喀拉海海平面水平风场距平以向岸风为主，在此风场驱动下，海域内海冰增加；拉普捷夫海、楚科奇海海平面水平风场距平都存在离岸风分量，在此风场的动力作用下，海域内海冰发生碎裂、漂移，海域内海冰减少。另外，楚科奇海海平面水平风场距平的南风分量使太平洋的暖水更容易通过白令海峡向海域内输送，使海域内的海冰更容易融化，楚科奇海海冰偏少。