随着全球气温持续增高，1979年后北极海冰范围（Sea Ice Extent，SIE）显著减少，而南极SIE在1979-2014年间则呈现稳定增加趋势，2014年SIE达到最大值。2016年底南极SIE突然减少，跌破纪录，之后有所回升但一直保持低值，2023年则再创新低记录，致使南极SIE在2014-2023年间呈现显著减少趋势，其下降速率达-1.84×106km2/decade是1979-2014年间增加速率0.23×106km2/decade的8倍（图1a）。南极海冰快速消融对全球气候和海平面上升、南大洋海洋热浪和生态系统、南极冰架坍塌和冰盖融化等均有巨大影响。近日我系吴其冈教授课题组与国内外学者合作发表在Nature Communications的论文，揭示了过去十年南极SIE快速减少的成因，主要与南大洋次表层增暖和太平洋海温变化通过热带-极地遥相关驱动的南极大气环流异常的共同作用有关。
论文首先指出南极周围大气环流趋势在近10年南极海冰快速消融中起着重要作用。2013/14-2022/23年间四个季节阿蒙森低压（ASL）加深及威德尔海和西太平洋的异常高压趋势，均有利于通过暖平流和向岸海冰漂移作用，造成南大洋气温增加和SIE减少，尤其南半球夏季和秋季威德尔海增温和SIE减少最多（图1）。同期观测海洋表面温度（SST）在太平洋呈现La Niña型趋势，这起源于ENSO事件从2014-16年期间两次弱和超强El Niño事件到2020-23年超长La Niña事件的演变发展，及太平洋年代际振荡（IPO）从2014-16年短暂正相位到2016年后负相位的转变。同时热带大西洋和南大西洋SST增温趋势明显（图2a-b）。海洋观测系统Argo资料显示2004年后南大洋平均和各个海域次表层海温大幅增暖，从下面减弱海洋层结，有利于2016年后南极SIE保持在低值范围（图2c-d）。
论文利用60°S-60°N范围内的太平洋和全球SST趋势作为强迫场，分别进行两组海气耦合起搏器（Pacemaker）试验, 检查海温强迫对大气环流和海冰趋势的影响。模拟结果证明太平洋La Niña型SST趋势异常通过热带-极地遥相关机制驱动阿蒙森低压增强，威德尔海和西太平洋地区的异常高压等大气环流变化（图3-4）；并且通过跨海盆影响，对印度洋和大西洋（除热带大西洋外）观测SST趋势，及南大洋次表层增温趋势均有重要贡献（图2e-f），引起南极海冰显著减少。大西洋和印度洋SST趋势异常主要通过增加太平洋海温驱动的大气环流变化的经向度，增强太平洋SST趋势对南大洋增温和南极SIE减少贡献，共同放大南大洋次表层增暖的海冰减少影响，最终导致南极SIE快速减少。过去十年南极SIE损失由全球SST趋势的贡献超过40%, 南大洋次表层增暖单独贡献可能达50%，CMIP6多模式平均估计的人为辐射强迫贡献约占12%。
吴其冈教授为论文第一和通讯作者，硕士生马业健为第二作者，中科院南海所张磊研究员为共同通讯作者。研究工作得到了国家自然科学基金委项目（42375031、W2441014和91837206）的资助。
论文信息：Wu, Q., Y. Ma, A. Hu, N. Rosenbloom, L. Zhang, H. Liu, S. Liu, L. Yang, C. Yang. Pacific sub-decadal sea surface temperature variations contributed to recent Antarctic sea ice decline trend. Nature Communications, 16:3386 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-58788-1.
图1. 海冰和大气观测变化。(a)南极SIE季节平均异常时间序列；(b-m) 2013-22年JJA和SON，2014-23年DJF和MAM季节平均海冰密集度（Sea ice concentration），海平面气压场和850hPa风场及气温趋势。
图2. 观测和模拟SST和南大洋次表层海温变化。（a）2013/06-2023/05年平均观测海温趋势及其Pacemaker 试验强迫区域定义；（b）观测ENSO和IPO指数序列；（c-d）Argo资料2004-24年月平均南大洋50–65°S平均次表层位温异常, 2013/06-2023/05 南大洋平均和五个海域次表层位温趋势廓线图；（e-f）太平洋海温强迫Pacemaker试验中大西洋和印度洋SST和南大洋平均及五个海域次表层位温响应。
图3. 太平洋海温趋势强迫Pacemaker试验中海冰和大气响应。模拟很好再现图1中观测S趋势中阿蒙森低压加深以及威德尔海和西太平洋的高压趋势的季节变化，SAT增暖等主要特征。
图4. 全球海温趋势强迫Pacemaker试验中海冰和大气响应。与图3相比，SLP &UV850响应季节变化和强度没有太多差异，说明太平洋海温是气压场和风场的主要驱动力，但环流响应经向度增加，SAT和SIC响应更强。全球SST趋势放大次表层海温的南极SIE减少影响，但在阿蒙森海-罗斯海有削弱作用。
