斯坦福大学研究团队在一项最新研究中表示，南极海冰范围在过去数十年出现的“先增后骤降”现象，可能与降水增加导致的海洋分层以及风力驱动的上升流共同作用有关。相关论文于3月23日发表在《美国国家科学院院刊》上。

研究指出，尽管全球及区域气温持续上升，南极海冰自20世纪70年代起总体扩展并持续到2015年；但在2016年，海冰范围骤然降至历史最低水平，且此后未见恢复。

研究团队基于漂浮机器人探测器收集的观测数据认为，这次前所未有的海冰损失与“积累的海洋热量快速释放”有关。研究解释称，2015年前后，降水增加（包括降雪和降雨）使南大洋表层水盐度降低、密度减小，形成较轻的表层“盖层”，从而抑制垂直混合并困住相对温暖的深层水。随着近几十年来南极地区风暴天气增多，风力增强带来更多上升流，最终促使深层热量释放并推动海冰退缩。

斯坦福大学多尔可持续发展学院地球系统科学助理教授、论文主要作者厄尔·威尔逊表示，团队追踪到海冰范围的极端变化与“降水增强”和“风致上升流”两种效应有关，两者在同一时期均有所增强，但年际强弱不同；在一段时间内降水效应占优，随后上升流效应转为主导。

研究还强调，南大洋在全球气候系统中具有关键作用：其驱动全球海洋环流，并吸收大量由人类活动排放所导致的热量。研究结论也与威尔逊团队近期另一项工作相呼应，后者将南大洋数十年间令人困惑的降温趋势与对降雨和融水的低估联系起来。

冰下观测数据被系统利用

研究人员表示，本次工作利用了一个“丰富但长期未被充分使用”的南极海冰相关数据集。过去25年，全球Argo浮标系统部署了数千个自主浮标，推动海洋水下观测快速发展。多数浮标在南极海冰区外的开阔水域运行，但也有部分浮标能够在季节性海冰下方穿行并沿途采集数据，随后在夏季浮出水面传输信息。

研究团队整理并分析了过去20年间这些被忽视的冰下数据。论文合著者、威尔逊团队地球系统科学博士生莱克西·阿伦表示，能够结合观测数据与理想化模型来解释海冰扩展与退缩阶段的差异，具有重要意义。威尔逊则称，该研究是较早系统利用这些冰下数据来解释近二十年南极海冰趋势的工作之一。

分层加剧与区域差异仍待解释

研究团队在数据分析中发现，温暖水体的上升流在2010年代中期海冰趋势逆转前数年就已出现。威尔逊表示，这意味着可能存在其他过程延迟了深层暖水释放及海冰减少，从而促使团队进一步检视盐度与淡水变化。

研究指出，南大洋深层水温度比接近冰点的表层水高约2至3摄氏度。表层淡化导致的分层加剧，会阻碍垂直混合，使较暖深层水在一段时期内被“封存”，从而在背景变暖条件下仍可能出现海冰扩展；当风力驱动的上升流增强到一定程度后，深层热量释放加快，海冰随之退缩。

不过，研究也报告了区域差异：Argo浮标在南极半岛西侧面向太平洋的一侧及罗斯海区域，并未观测到与大西洋侧相同的条件，尽管太平洋侧海冰同样经历了扩展与收缩。威尔逊称，团队在太平洋区域观察到相反趋势——海冰减少后海洋内部变得更冷而非更暖，这一现象仍未得到解释。

研究人员表示，下一步将继续通过观测与模拟评估其他可能在太平洋侧更为重要的机制，并检验其是否也会影响更大范围的南极海域，包括海冰漂移变化以及风暴更频繁导致的湍流混合增强等。威尔逊称，海洋具有“长期记忆”，能够以不同于天气尺度的方式驱动多年变化，团队将持续监测海洋数据并完善理论框架，以更好理解南极海冰范围的变化机制。