近日，中山大学极地研究中心团队在Nature（《自然》）子刊Nature Climate Change（《自然-气候变化》）发表研究成果。团队通过卫星遥感监测揭示两极冰盖融水体积剧增，北极海冰减少与南极臭氧空洞恢复是关键推手。
卫星监测冰盖融水体积取得突破
全球变暖背景下两极冰盖正以前所未有的速度消融。格陵兰冰盖表面融水直接汇入海洋，成为导致全球海平面加速上升的主要原因。南极冰盖表面融水则可能深入冰架裂隙，诱发“水力压裂”，导致冰架发生灾难性崩解（如拉森B冰架），从而使内陆冰体加速入海。
据统计，过去三十年，冰盖物质损失速率已比1990年代初增长三倍以上。然而，受限于极地恶劣环境和实地观测资料的稀缺，科学家只能依赖区域气候模型进行大尺度、长时序的冰盖融水体积估算，缺乏直接观测验证，其准确性存疑。
针对上述问题，由中山大学程晓教授领衔的国际团队结合星载微波辐射计数据与冰盖自动气象站观测数据，创新性地联合冰面融雪物理过程模型与机器学习模型成功构建了两极冰盖融化量遥感反演算法。结果表明，卫星遥感融化量估算精度远高于区域气候模型。研究团队在此基础上生产了1992-2022/2023年间格陵兰与南极冰盖逐日融水体积数据集，实现了对两极冰盖整体融化状态的长时序评估（图2）。
文章通讯作者为中山大学程晓教授，第一作者为中山大学郑雷教授，合作作者包括中山大学梁琦副教授与刘骥平教授、荷兰乌特勒支大学Michiel R. van den Broeke教授、比利时列日大学Brice Noël博士与Xavier Fettweis博士、中国科学院大气物理研究所李熙晨研究员、华东师范大学王康研究员等。此项研究受国家自然科学基金（42422606，41925027，42006192）、南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海）创新团队项目资助。
两大因素加速格陵兰冰盖与东南极融化
卫星监测清晰显示1992年-2022年间，格陵兰冰盖年均融水体积达598±101 Gt，且正以每年4.5 ± 3.9 Gt的速度显著增加。格陵兰西部流域是融化加剧的核心区。奇异值分解与回归分析表明，负相位北大西洋涛动背景下，巴芬湾温暖海洋气流向内陆输送，导致格陵兰西部下行长波辐射增强与表面融化增加。
北大西洋涛动与夏季北极海冰范围共同解释了58%的格陵兰融水体积变化。该研究通过卫星观测量化了北极海冰减少与格陵兰冰盖消融加剧这两个全球变化核心热点间的紧密联系。
卫星监测显示东南极融水体积贡献占比从1992年-2000年的26%跃升至2000-2023年的45%，超越南极半岛成为南极最大的融水来源区。研究发现，东南极极端融化年份几乎均伴随负相位南半球环状模，且与臭氧总量指数显著正相关。
南半球环状模的增强趋势在2000年后停滞，这与《蒙特利尔议定书》推动的臭氧恢复（导致南极平流层变暖）密切相关。2018年-2019年南极臭氧空洞恢复到近30年最小范围，与此同时，东南极融水体积达到历史最高值。
团队介绍，该研究提供了基于卫星实测的长时序两极冰盖融水体积数据集，填补了极地冰盖关键观测空白。研究通过观测量化了北极海冰减少对格陵兰冰盖西部消融的放大作用，将北极冰-海-气系统的变化紧密关联。更引人深思的是，旨在保护地球环境的《蒙特利尔议定书》成功推进了南极臭氧空洞的恢复，但却间接加剧了东南极冰盖的消融，使该区域成为新的融化增长极，凸显了地球系统响应的复杂性。
文丨记者 陈亮 通讯员 曹宁
图丨通讯员供图
