近日，精密測量院江利明研究員領銜的影像大地測量學團隊與臺灣“中央”研究院地球科學研究所趙豐特聘研究員合作，基于重力衛星GRACE數據，系統性揭示了南極和格陵蘭冰蓋在年際尺度上的質量變化特征及其與不同氣候影響因子之間的關系，相關研究成果先后發表在Nature Index檢索雜志、地學領域頂級期刊《地球與行星科學通訊》（《Earth and Planetary Science Letters》）和《地球物理研究通訊》（《Geophysical Research Letters》）上。

　　作為冰凍圈的主要冰體，南極和格陵蘭冰蓋的融化是導致全球海平面上升的主要因素之一。當前，大部分的研究主要關注冰蓋質量（冰雪總量）長期趨勢的變化，而對于冰蓋質量在年際尺度上的變化特征缺乏充足的認識。此外，極地的氣候變化具有高度的復雜性，不僅受極地大氣環流的控制，同時也受到熱帶、副熱帶氣候異常的影響。目前的研究雖然初步揭示了不同氣候因子對冰蓋年際質量變化的影響，但大部分研究僅在短期極端氣候異常事件中與冰蓋質量變化聯系起來，而在更廣泛的時間尺度上缺乏深入的研究。

南極偶極子（圖1）及東向/西向行波（圖2）

　　合作團隊基于GRACE重力衛星近二十年的觀測，結合區域氣候模型以及氣象再分析資料，利用經驗正交函數（EOF）以及復經驗正交函數（CEOF），深入研究了兩極冰蓋質量在年際尺度上的變化特征及其對不同氣候濤動因子的響應。研究表明，受ENSO的影響，東西南極冰蓋存在反相變化的偶極子現象（圖1），并且南極冰蓋年際質量變化與南極濤動（AAO）密切相關；同時南極冰蓋質量異常在空間上會發生傳播（圖2），東南極存在周期約為4.7 年的東向行波，其形成與南極繞極波（ACW）有關；西南極則存在周期約為2年的西向行波，其形成可能與AAO驅動的地表溫度異常有關。同時，還分析了格陵蘭冰蓋對不同氣候因子的響應。格陵蘭冰蓋在年際尺度上的質量變化與太平洋年代際震蕩（PDO）密切相關，PDO通過影響冰島低氣壓進而影響了格陵蘭地區的氣候要素變化（圖3）；受北大西洋濤動（NAO）導致的降水異常影響，東格陵蘭與西格陵蘭冰蓋呈現相反的變化特征（圖4）；大西洋年代際震蕩（AMO）對格陵蘭冰蓋也有著重要的影響，AMO主要影響了格陵蘭地表溫度和徑流的變化（圖5）。

圖3：PDO對格陵蘭冰蓋的影響；

圖4：NAO導致的格陵蘭降水異常；

圖5：AMO對格陵蘭地表溫度及融水徑流的影響

　　該研究系統地刻畫了極地冰蓋質量在年際尺度上的變化特征，揭示了極地大氣環流以及熱帶、副熱帶氣候異常對極地冰蓋的影響，對理解氣候變化背景下極地冰蓋演化規律以及未來全球海平面變化機理均有著重要的科學意義。

　　研究成果以“南極冰蓋年際尺度質量變化：沿岸偶極子和質量傳播”（“Antarctica ice-mass variations on interannual timescale: Coastal Dipole and propagating transports”）、“GRACE時變重力場探測格陵蘭冰蓋年際質量變化”(“Greenland interannual ice mass variations detected by GRACE time-variable gravity”)為題，分別發表在地學領域頂級期刊 Earth and Planetary Science Letters和Geophysical Research Letters上。博士生李振為第一作者，特聘研究員趙豐，研究員汪漢勝分別為論文通訊作者，研究員張子占參與了聯合研究。

　　該項研究得到了科技部重點研發計劃項目“冰凍圈和極地環境變化關鍵參數觀測與反演”、中科院前沿科學重點研究項目、國家自然科學基金和湖北珞珈實驗室開放基金等的聯合資助。

　　兩篇論文鏈接：

　　https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0012821X22004253?via%3Dihub

　　https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2022GL100551