北大西洋暖流再循环对巴伦支海冬季海冰范围的影响机制解析

本研究通过全球海洋-海冰模型(FESOM2.1)揭示了巴伦支海开口区(BSO)大西洋水(AW)回流对冬季海冰面积(SIAmax)的关键调控作用，发现减弱的海水回流导致更多热量滞留，加速了巴伦支海40年来的持续海冰消退，为理解北极海冰衰退机制提供了新视角。

　　

北极地区在过去50年经历了显著的海冰消退，其中巴伦支海(BS)的冬季海冰减少尤为突出。传统研究认为大西洋水(AW)流入的热量输送和大气过程是主要驱动因素，但对AW在北部巴伦支海开口区的回流作用认识不足。这一知识空白限制了人们对海冰年际变异和长期消退机制的全面理解。

德国阿尔弗雷德·魏格纳研究所等机构的研究人员Finn Ole Heukamp团队通过高分辨率全球海洋-海冰模型(FESOM2.1)和GLORYS12V1再分析数据，首次量化了AW回流对巴伦支海冬季海冰的影响。研究发现：1)回流体积输送与SIAmax呈显著正相关(R=0.71)；2)过去40年回流持续减弱(0.019Sv/年)但流入量保持稳定；3)回流减弱导致更多AW热量滞留，通过补偿机制增强东部输送，最终减少海冰覆盖。该成果发表于《Nature Communications》，为北极"大西洋化"(Atlantification)过程提供了新的机制解释。

关键技术方法包括：1)采用4.5km分辨率的FESOM2.1模型模拟1958-2019年海洋-海冰耦合过程；2)整合挪威海洋研究所的BSO断面CTD数据和系泊观测；3)运用GLORYS12V1再分析数据(8km分辨率)验证模型结果；4)通过复合分析和线性回归解析回流与海冰的时空关联。

主要研究结果

Westward return-flow in the northern BSO as a key driver of Atlantic Water transport variability
模型显示冬季AW回流输送量(1.0Sv)虽小于流入量(4.5Sv)，但其年际变率(0.31Sv)达到流入变率的74%。与GLORYS再分析的强相关性(R=0.72)验证了模型的可靠性。值得注意的是，回流温度(3.0±0.50°C)比流入温度(5.4±0.24°C)更低但变幅更大。

A link between the Atlantic Water return-flow in the Barents Sea
回流减弱与SIAmax减少(-8000 km²/年)呈现同步趋势。回归分析揭示回流速度异常与SIAmax的关联主要发生在斯瓦尔巴德浅滩的斜压区域，而AW流入分支则无显著相关性。

Quasi-simultaneous flow variability along the Atlantic Water pathways affects sea ice in the Barents Sea
复合分析显示：强回流年(>1σ)中，AW在35°E以西的再循环增强，导致中部BS上层海洋热含量减少和海水浓度增加

；反之弱回流年则呈现相反模式。空间相关性分析证实这种影响在BS中部海冰边缘区最为显著(R>0.7)。

讨论与意义
该研究首次建立了AW回流强度与巴伦支海冬季海冰的定量关系，揭示了环流调整对海冰消退的放大作用。回流减弱可能通过两种途径加剧海冰损失：1)直接减少AW热量输出；2)改变弗拉姆海峡西斯匹次卑尔根流(WSC)的水团特性。研究提出的"回流-补偿机制"完善了现有海冰衰退理论，对CMIP6等气候模型的参数化改进具有指导价值。未来需通过更高时空分辨率的观测验证回流变率与气旋风场的耦合机制，并评估其对整个欧亚海盆"大西洋化"过程的影响。