北冰洋季节性盐跃层与次表层暖水的研究

Sea ice coverage and sea ice concentration was significantly reduced in Arctic, resulting in more solar radiation in summer through the sea ice heated the seawater. At the same time, stratified seawater occurred by the melting ice in the upper ocean. With the continuous accumulation of the energy the near sea-surface temperature maximum is formed under the halocline. The measured data show that the near sea-surface temperature maximum may disappear until the next spring. Therefore, the near sea-surface temperature maximum can't be ignored on sea ice melting and freezing action. At present the study on the maintenance mechanism of the near sea-surface temperature maximum is little. This project will focus on the field observation data and sea-ice coupled model to study the water movement under the seaice, ocean stratification and the energy accumulation process of the near sea-surface temperature maximum. By these results, the interdependence on the ocean stratification and the near sea-surface temperature maximum is explored, as well as the maintaining mechanism surface warm water is revealed. The ice seawater energy further deepen the understanding of the role of positive feedback accumulated on the sea ice.

北极海冰覆盖范围和海冰密集度的显著减少，导致夏季更多的太阳辐射能够透过海冰加热海水。同时，融冰水使得北冰洋表层出现层化。海水获得的能量得以不断的积累，在盐跃层之下形成了次表层暖水。观测资料显示夏季产生的次表层暖水可以一直维持到次年的春季才消失，因此，次表层暖水对海冰融化和冻结的作用不可忽视。目前对于次表层暖水的维持机制的研究甚少，本项目采用现场观测数据和冰海耦合模式，对冰下海水运动、海洋层化，以及次表层能量的积累过程进行深入研究，探讨北极海洋季节性盐跃层与次表层暖水相互依存的关系，揭示次表层暖水的维持机制，进一步加深冰下海水能量累积对海冰正反馈作用的认识。

在全球变暖的影响下，北冰洋正在发生显著的快速变化，北极海冰的快速减退是最为显著的变化之一。研究显示海冰覆盖面积的减少和密集度的下降使海洋吸收的热量增加到原来的500%以上。次表层暖水就是北极海冰快速变化的产物。虽然次表层暖水本身的热含量不大，但是它对海冰的融化和冻结的作用不可忽视。.本项目收集整理了中国第1-第6次北极科学考察数据、中-挪北欧海国际合作考察数据以及国外相关的北极科考数据，时间范围从1993年-2014年，空间范围涵盖了北冰洋太平洋扇区和大西洋扇区的格陵兰海、挪威海等海域。.本项目研究了北冰洋不同扇区上层海洋的温盐垂直结构和热含量，指出了太平洋扇区和大西洋扇区的海水结构差异；总结了次表层暖水的垂直结构，既有典型的单峰结构，又有由于海水层结不稳定造成的多峰结构；分析了次表层暖水的生成和维持机制以及时空分布变化特征，太阳辐射加热和表面冷却是次表层暖水生成的机制，而稳定的层结是次表层暖水维持并生长的必要条件。次表层暖水的生消周期为一年，春末夏初次表层暖水开始生成，而进入秋冬季节，次表层暖水会逐渐向海冰释放热量逐渐消失。为了研究次表层暖水的能量积累和释放过程，本项目采用现场观测湍流数据、冰海耦合柱模式以及热平衡方程等多种手段，对冰下海水运动、冰海界面热通量等进行了深入研究，探讨了次表层暖水对海冰融化和冻结的正反馈作用。.项目较好的完成了预期目标，对次表层暖水有了较为全面和深入的了解。由于次表层暖水向海冰释放热量，导致了海冰冻结减缓，进一步影响了北极海冰的厚度和范围的变化，因此次表层暖水在北极海-冰-气系统中起着不可小觑的作用。

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