东西伯利亚海海冰面积时空变化特征及相关因素分析

发布时间：2020-04-27 08:23

【摘要】： 海冰通过热力学和动力学过程,对区域海洋表面的物理性质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。北冰洋海冰作为全球气候系统的一个重要组成部分,近年来在海冰范围和厚度方面发生的显著变化,引起人们的广泛关注。东西伯利亚海是北冰洋的边缘海之一,海冰的变化与北半球大气环流系统及东亚冬季风有密切的关系,对我国的气候和环境产生重要影响。 本文利用美国国家冰雪数据中心卫星遥感分析数据、英国哈德莱气象数据中心长期月平均海冰密集度数据和NCEP-NCAR提供的海表面风场、温度场和气压场资料,深入细致的分析了东西伯利亚海海冰面积季节变化规律、长期变化规律及空间分布特征,初步探讨了影响海冰面积变化的相关因素及驱动机制。 首先,东西伯利亚海海冰面积的变化存在明显的季节变化特征,依据不同阶段海冰的形态特征、动力和热力学的驱动机制将海冰全年的变化过程分为密集冰封期、陆坡开裂期、西部融化期、全面融冰期和秋季结冰期。其中,东西伯利亚海的陆坡区海冰先破裂是其典型特征,本文认为发生在该海区的辐散风场是主要驱动因素。因迪吉尔卡河、科雷马河、亚纳河和勒拿河四条河流在海冰融化过程中发挥主要作用。 其次,通过分析1997-2005年海冰面积覆盖率的变化特征可以发现,东西伯利亚海海冰冰情在1997-2001年小幅度加重,2002-2005年大幅度减轻。为了定量描述海冰冰情的变化,文中采用海冰面积指数作为主要指标,正值代表冰情较重年份,负值代表冰情较轻年份,绝对值的大小表示轻重程度。融冰期持续时间反映了当年海冰融化和冻结过程的速度,从侧面反映了海冰冰情的轻重,与海冰面积指数相关性很强。海表面空气负积温值反映了用于海冰冻结的温度累积值,与海冰面积指数相关性达到70%以上,是海冰面积变化的重要影响因素。进入21世纪以来,东西伯利亚海海表面盛行南风,融冰阶段有利于海冰的北向运移,形成大面积开阔水域,海水吸收的太阳辐射增加,积累了热量,加速海冰融化;冻结阶段不利于海冰全面覆盖该海域,强烈影响近年来海冰冰情的变化。 第三,东西伯利亚海海冰密集度在最近50年整体呈现下降趋势,下降速率为每十年2.0%,夏半年减少更快,达到每十年3.3%。最近10年,下降速度显著加快。北冰洋和楚科奇海海冰密集度变化都存在相同趋势。东西伯利亚海海冰密集度显著变化周期是2.5年,次显著周期是11.5年,显著周期与该海域气温和气压变化周期一致。冰密集度在1969年和1990年发生两次均值突变,AO指数、局地气温场和气压场突变时间都是1989年,可见大气过程对海冰变化的直接影响。 最后,我们分析了东西伯利亚海海冰密集度空间分布特征,发现变化最显著的地区是西伯利亚沿岸和新西伯利亚群岛北岸,北部陆坡区变化很小,在整个北冰洋范围内,变化最显著的地区是格陵兰海和巴伦支海,东西伯利亚海海冰密集度变化程度次之。局地气温场的空间分布特征为新西伯利亚群岛北侧和弗朗格尔岛周围变化最为剧烈,影响了该地区海冰密集度的变化。北极涛动控制局地气压场的变化,影响北冰洋整体海冰面积的变化,进而驱动东西伯利亚海海冰密集度的改变。
【图文】：

图 2-1. 东西伯利亚海区域示意图（http://encarta.msn.com/map_701511501/East_Siberian_Sea.html）2.2 东西伯利亚海海冰季节变化研究2.2.1 东西伯利亚海海冰季节变化特征东西伯利亚海海冰融化的热源主要是陆地径流和太阳辐射。在海冰融化同时期，占支配地位的融冰热源不同。我们将海冰融化时期分成以下 5 个阶1) 密集冰封期(图 2-2a)。东西伯利亚海每年有长达 6 个月的海冰全面覆期，从每年的 11 月初到次年的 4 月底。由于没有太阳辐射，这段时间东西亚海处于严寒的冬季，海冰冰层很厚。此时俄罗斯西伯利亚大陆同样处于寒冬季，河流处于冻结状态，没有高温淡水注入，东西伯利亚海处于稳定的全封时期。但在风场和海流的作用下海冰仍然处于运动和变化中，，时常出现海开裂、破碎和运移。

(d)1999-08-16 (e)1999-09-13 (f)1999-10-4图 2-2. 东西伯利亚海海冰形态变化的 5 个阶段（图 2-2a 至 2-2f 是 5 个阶段代表性的海冰分布特征）2.2.2 东西伯利亚海海冰季节变化主要控制因素表 2-1 给出了 1999 年东西伯利亚海海冰变化 5 个阶段的主要参数，下面结合这几个阶段探讨海冰变化的主要特征和控制因素。表 2-1 1999 年海冰形态变化的主要阶段序号 时期 发生时期 图像日期 主要控制因素A 密集冰封期 11 月初—4 月底1999-02-01B 陆坡开裂期 5 月初—6 月下旬1999-06-07 风场辐散C 西部融化期 6 月下旬—71999-07-19 陆地径流+太阳
【学位授予单位】：国家海洋局第一海洋研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：P731.15

【参考文献】

相关期刊论文 前3条

1 赵进平,高郭平,矫玉田;1999年楚科奇海台及其周边海域中层与深层水增暖[J];中国科学D辑;2004年02期

2 史久新,赵进平,矫玉田;融冰季节北极破碎冰区热通量的初步研究[J];海洋科学进展;2002年03期

3 管成功,孙照渤;秋季区域海冰面积异常与冬季大气环流及东亚区域气候的关系[J];南京气象学院学报;2002年01期

本文编号：2642065