近日，由北京师范大学、中国气象科学研究院和韩国极地研究所组成的国际合作团队在《环境研究快报》刊发最新研究成果。该研究首次发现该区域强下降风事件增多，并系统揭示了南极特拉诺瓦湾冰间湖面积扩张与强下降风增强之间的直接联系，为理解南极海冰变化的大气驱动机制提供了关键证据。

南极特拉诺瓦湾冰间湖。（丁明虎 供图）

冰间湖是极地海冰覆盖区中终年不结冰的开放水域，被称为“南极的海冰工厂”，在全球海洋热交换和调控全球气候的南极底层水形成过程中扮演着核心角色。位于罗斯海的特拉诺瓦湾冰间湖是南极最大的冰间湖之一。

研究团队综合利用现场气象观测、卫星遥感和再分析数据发现，从2013年到2022年，特拉诺瓦湾冰间湖的海冰密集度呈现下降趋势，意味着冰间湖面积正在扩张。其中，面积增幅最为显著的月份是7月（扩张速率达198.87平方公里/年）、5月（148.62平方公里/年）和10月（115.44平方公里/年）。

研究表明，强强下降风是驱动该冰间湖变化的重要因子，来自Reeves、David和Priestley冰川的寒冷空气，在重力作用下沿地形加速下冲，并于特拉诺瓦湾汇集，在Drygalski冰舌的阻挡作用下，形成强劲且持续的离岸风。这种风将新形成的海冰持续推向海洋，维持了冰间湖的存在。

通过对Manuela、Mario Zucchelli和RossSea-CAMS三个气象站观测的分析，研究人员发现强下降风事件多发于春、秋、冬季，而夏季较少。

统计分析揭示了冰间湖面积与强下降风持续时间之间存在显著的正相关关系。“我们发现，在年际时间尺度上，两者在秋季的相关系数高达0.85，在冬季和夏季也分别达到0.59。这表明强下降风是控制冰间湖面积年际变化的主要因素之一。”论文的通讯作者之一毛睿解释道。

为了揭示背后的物理机制，研究团队进行了海冰体积生消过程分析。结果表明，在强下降风事件期间，风的动力作用通过海冰平流和辐散，迅速将海岸边的海冰移走，导致冰间湖扩张。与此同时，极寒的大气环境又会通过热力过程不断生成新的海冰。尽管热力作用在全年海冰生成中占主导地位，但在强风频发的春季、秋季和冬季，风的动力作用对于海冰的清除和冰间湖的维持变得至关重要。

该研究进一步将局地风力的变化与全球尺度气候模态联系起来。研究发现，强下降风事件的增多与正位相偏强的南极涛动有关。当南极涛动处于正位相时，会加深并使其西南方向的阿蒙森海低压发生偏移，从而增强了南极内陆高原与海岸之间的气压梯度力，为强下降风的形成和加强创造了有利的大气环流条件。

论文主要作者之一丁明虎指出：“这项研究从过程机理上解释了特拉诺瓦湾冰间湖的长期变化。鉴于冰间湖对南极底层水生成的重要性，其变化会进一步影响全球海洋环流。未来的工作需要评估这一机制在南极其他沿岸冰间湖的普适性。”

该研究成果不仅深化了对南极海冰-大气相互作用的认识，也为预测未来南极冰间湖变化及其对全球气候系统的潜在影响提供了科学依据。

相关论文信息：https://doi.org/10.1088/1748-9326/ae06bb