近日，中山大學(xué)教授程曉領(lǐng)銜的國際團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地聯(lián)合冰面融雪物理過程模型與機(jī)器學(xué)習(xí)模型，成功構(gòu)建兩極冰蓋融化量遙感反演算法，并揭示了兩極冰蓋融水劇增關(guān)鍵推手。相關(guān)成果發(fā)表于《自然-氣候變化》（Nature Climate Change）。
格陵蘭冰蓋融化劇增的氣候驅(qū)動(dòng)。研究團(tuán)隊(duì)供圖，下同
全球變暖背景下兩極冰蓋正以前所未有的速度消融。格陵蘭冰蓋表面融水直接匯入海洋，成為導(dǎo)致全球海平面加速上升的主要原因。南極冰蓋表面融水則可能深入冰架裂隙，誘發(fā)“水力壓裂”，導(dǎo)致冰架發(fā)生災(zāi)難性崩解（如拉森B冰架），從而使內(nèi)陸冰體加速入海。過去30年，冰蓋物質(zhì)損失速率已比1990年代初增長三倍以上。然而，受限于極地惡劣環(huán)境和實(shí)地觀測資料的稀缺，科學(xué)家只能依賴區(qū)域氣候模型進(jìn)行大尺度、長時(shí)序的冰蓋融水體積估算，缺乏直接觀測驗(yàn)證，其準(zhǔn)確性存疑。
針對(duì)上述問題，程曉領(lǐng)銜的國際團(tuán)隊(duì)在國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助下，結(jié)合星載微波輻射計(jì)數(shù)據(jù)與冰蓋自動(dòng)氣象站觀測數(shù)據(jù)，創(chuàng)新聯(lián)合冰面融雪物理過程模型與機(jī)器學(xué)習(xí)模型，成功構(gòu)建兩極冰蓋融化量遙感反演算法。結(jié)果顯示，衛(wèi)星遙感融化量估算精度遠(yuǎn)超區(qū)域氣候模型?；诖?，團(tuán)隊(duì)生產(chǎn)了1992-2022/2023年間格陵蘭與南極冰蓋逐日融水體積數(shù)據(jù)集，實(shí)現(xiàn)對(duì)兩極冰蓋整體融化狀態(tài)的長時(shí)序評(píng)估。
秦嶺站附近南森冰架大范圍融化（2022年1月27日無人機(jī)航拍影像）。
衛(wèi)星監(jiān)測表明，1992-2022年間，格陵蘭冰蓋年均融水體積達(dá)598±101 Gt，且以每年4.5±3.9 Gt的速度顯著增加，西部流域是融化加劇核心區(qū)。負(fù)相位北大西洋濤動(dòng)下，巴芬灣溫暖海洋氣流向內(nèi)陸輸送，致格陵蘭西部下行長波輻射增強(qiáng)、表面融化增加，北大西洋濤動(dòng)與夏季北極海冰范圍共同解釋58%的格陵蘭融水體積變化，量化了極地核心熱點(diǎn)間的緊密聯(lián)系。
同時(shí)，東南極融水體積貢獻(xiàn)占比從1992-2000年的26%躍升至2000-2023年的45%，成南極最大融水來源區(qū)。研究發(fā)現(xiàn)，東南極極端融化年份多伴隨負(fù)相位南半球環(huán)狀模，且與臭氧總量指數(shù)顯著正相關(guān)。2000年后南半球環(huán)狀模增強(qiáng)趨勢停滯，與《蒙特利爾議定書》推動(dòng)的臭氧恢復(fù)（致南極平流層變暖）有關(guān)。2018-2019年南極臭氧空洞恢復(fù)至近30年最小范圍，東南極融水體積達(dá)歷史最高值。
“我們通過觀測量化了北極海冰減少對(duì)格陵蘭冰蓋西部消融的放大作用，將北極冰-海-氣系統(tǒng)的變化緊密關(guān)聯(lián)?！闭撐耐ㄓ嵶髡叱虝员硎?，該研究提供基于衛(wèi)星實(shí)測的長時(shí)序兩極冰蓋融水體積數(shù)據(jù)集，填補(bǔ)極地冰蓋關(guān)鍵觀測空白，量化北極海冰減少對(duì)格陵蘭冰蓋西部消融的放大作用，凸顯地球系統(tǒng)響應(yīng)的復(fù)雜性。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41558-025-02364-4
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