模拟上一个冰川时期（1958–2021年）海洋性质的长期演变

《Atmosphere-Ocean》：Modelling the Long-Term Evolution of Ocean Properties in the Last Ice Area (1958–2021)

北极最后永久海冰区（LIA）海洋结构变化研究：基于1958-2021年模拟发现LIA自2010年代起海冰减少，大西洋水（AW）核心温度模型值较观测高0.1-0.2℃，但AW层厚度及位置变化趋势一致，显示LIA正向Atlantification演变，需加强监测和模型改进。

　　

摘要

北冰洋的最后一个冰川区域（LIA）位于加拿大北极群岛和格陵兰岛的北部海岸，预计将成为本世纪北极地区最后存在常年海冰的区域。由于观测数据匮乏，我们对LIA时期海洋结构的长期演变了解有限，这限制了我们识别和理解过去变化以及近期气候变暖影响的能力。本研究利用1958年至2021年期间63年的海洋环流回溯模拟结果，并结合现有的海洋和海冰观测数据，来探讨该地区的十年间变化情况。尽管该区域对20世纪北极其他大部分地区发生的海冰减少具有较强的抵抗力，但模型显示LIA的海冰从2010年代开始出现减少趋势，这一趋势与卫星观测结果一致。在研究期间，LIA地区的海洋结构受到大西洋水（AW）的影响逐渐增强，整体变暖过程受到低频变化因素的驱动。模型预测的大西洋水特征（包括核心温度、核心深度和层厚度）从模拟开始时逐渐降低，到1970年达到最低值，然后在21世纪达到最大影响程度，随后在2010年代再次下降。这些模型预测的海洋属性与观测结果大体一致：例如，模型中大西洋水的核心温度上升了0.3–0.8°C，而观测数据显示为0.7°C；模型中大西洋水层的厚度也有所变化。模型表明2010年后大西洋水层略有冷却和变薄，但观测数据显示其核心温度在2023年之前持续升高至0.78°C。虽然模型对上层水柱中的分层结构和水体性质的描述还有待改进，且模型中大西洋水层的垂直扩散程度过高，但大西洋水层的变暖及其在水柱中的位置变化表明LIA区域正朝着“大西洋化”趋势发展，这一现象在北极其他地区也有观察到。鉴于过去十年海冰的快速减少以及分层结构和热含量的变化，未来海洋可能还会继续发生变化。因此，加强监测和建模工作对于理解该地区的当前变化及其潜在影响至关重要。