精密测量院在极地冰盖年际质量变化和气候驱动研究取得重要进展

　　近日，精密测量院江利明研究员领衔的影像大地测量学团队与台湾“中央”研究院地球科学研究所趙丰特聘研究员合作，基于重力卫星GRACE数据，系统性揭示了南极和格陵兰冰盖在年际尺度上的质量变化特征及其与不同气候影响因子之间的关系，相关研究成果先后发表在Nature Index检索杂志、地学领域顶级期刊《地球与行星科学通讯》（《Earth and Planetary Science Letters》）和《地球物理研究通讯》（《Geophysical Research Letters》）上。

　　作为冰冻圈的主要冰体，南极和格陵兰冰盖的融化是导致全球海平面上升的主要因素之一。当前，大部分的研究主要关注冰盖质量（冰雪总量）长期趋势的变化，而对于冰盖质量在年际尺度上的变化特征缺乏充足的认识。此外，极地的气候变化具有高度的复杂性，不仅受极地大气环流的控制，同时也受到热带、副热带气候异常的影响。目前的研究虽然初步揭示了不同气候因子对冰盖年际质量变化的影响，但大部分研究仅在短期极端气候异常事件中与冰盖质量变化联系起来，而在更广泛的时间尺度上缺乏深入的研究。

南极偶极子（图1）及东向/西向行波（图2）

　　合作团队基于GRACE重力卫星近二十年的观测，结合区域气候模型以及气象再分析资料，利用经验正交函数（EOF）以及复经验正交函数（CEOF），深入研究了两极冰盖质量在年际尺度上的变化特征及其对不同气候涛动因子的响应。研究表明，受ENSO的影响，东西南极冰盖存在反相变化的偶极子现象（图1），并且南极冰盖年际质量变化与南极涛动（AAO）密切相关；同时南极冰盖质量异常在空间上会发生传播（图2），东南极存在周期约为4.7 年的东向行波，其形成与南极绕极波（ACW）有关；西南极则存在周期约为2年的西向行波，其形成可能与AAO驱动的地表温度异常有关。同时，还分析了格陵兰冰盖对不同气候因子的响应。格陵兰冰盖在年际尺度上的质量变化与太平洋年代际震荡（PDO）密切相关，PDO通过影响冰岛低气压进而影响了格陵兰地区的气候要素变化（图3）；受北大西洋涛动（NAO）导致的降水异常影响，东格陵兰与西格陵兰冰盖呈现相反的变化特征（图4）；大西洋年代际震荡（AMO）对格陵兰冰盖也有着重要的影响，AMO主要影响了格陵兰地表温度和径流的变化（图5）。

图3：PDO对格陵兰冰盖的影响；

图4：NAO导致的格陵兰降水异常；

图5：AMO对格陵兰地表温度及融水径流的影响

　　该研究系统地刻画了极地冰盖质量在年际尺度上的变化特征，揭示了极地大气环流以及热带、副热带气候异常对极地冰盖的影响，对理解气候变化背景下极地冰盖演化规律以及未来全球海平面变化机理均有着重要的科学意义。

　　研究成果以“南极冰盖年际尺度质量变化：沿岸偶极子和质量传播”（“Antarctica ice-mass variations on interannual timescale: Coastal Dipole and propagating transports”）、“GRACE时变重力场探测格陵兰冰盖年际质量变化”(“Greenland interannual ice mass variations detected by GRACE time-variable gravity”)为题，分别发表在地学领域顶级期刊 Earth and Planetary Science Letters和Geophysical Research Letters上。博士生李振为第一作者，特聘研究员趙丰，研究员汪汉胜分别为论文通讯作者，研究员张子占参与了联合研究。

　　该项研究得到了科技部重点研发计划项目“冰冻圈和极地环境变化关键参数观测与反演”、中科院前沿科学重点研究项目、国家自然科学基金和湖北珞珈实验室开放基金等的联合资助。

　　两篇论文链接：

　　https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0012821X22004253?via%3Dihub

　　https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2022GL100551