近日，精密測量院江利明研究員領(lǐng)銜的影像大地測量學(xué)團隊與臺灣“中央”研究院地球科學(xué)研究所趙豐特聘研究員合作，基于重力衛(wèi)星GRACE數(shù)據(jù)，系統(tǒng)性揭示了南極和格陵蘭冰蓋在年際尺度上的質(zhì)量變化特征及其與不同氣候影響因子之間的關(guān)系，相關(guān)研究成果先后發(fā)表在Nature Index檢索雜志、地學(xué)領(lǐng)域頂級期刊《地球與行星科學(xué)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(dǎo)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(guān)注冰蓋質(zhì)量（冰雪總量）長期趨勢的變化，而對于冰蓋質(zhì)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(fù)雜性，不僅受極地大氣環(huán)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(zhì)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(zhì)量變化聯(lián)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(wèi)星近二十年的觀測，結(jié)合區(qū)域氣候模型以及氣象再分析資料，利用經(jīng)驗正交函數(shù)（EOF）以及復(fù)經(jīng)驗正交函數(shù)（CEOF），深入研究了兩極冰蓋質(zhì)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(yīng)。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(xiàn)象（圖1），并且南極冰蓋年際質(zhì)量變化與南極濤動（AAO）密切相關(guān)；同時南極冰蓋質(zhì)量異常在空間上會發(fā)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(guān)；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(qū)動的地表溫度異常有關(guān)。同時，還分析了格陵蘭冰蓋對不同氣候因子的響應(yīng)。格陵蘭冰蓋在年際尺度上的質(zhì)量變化與太平洋年代際震蕩（PDO）密切相關(guān)，PDO通過影響冰島低氣壓進而影響了格陵蘭地區(qū)的氣候要素變化（圖3）；受北大西洋濤動（NAO）導(dǎo)致的降水異常影響，東格陵蘭與西格陵蘭冰蓋呈現(xiàn)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(dǎo)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(tǒng)地刻畫了極地冰蓋質(zhì)量在年際尺度上的變化特征，揭示了極地大氣環(huán)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(guī)律以及未來全球海平面變化機理均有著重要的科學(xué)意義。

　　研究成果以“南極冰蓋年際尺度質(zhì)量變化：沿岸偶極子和質(zhì)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(zhì)量變化”(“Greenland interannual ice mass variations detected by GRACE time-variable gravity”)為題，分別發(fā)表在地學(xué)領(lǐng)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(lián)合研究。

　　該項研究得到了科技部重點研發(fā)計劃項目“冰凍圈和極地環(huán)境變化關(guān)鍵參數(shù)觀測與反演”、中科院前沿科學(xué)重點研究項目、國家自然科學(xué)基金和湖北珞珈實驗室開放基金等的聯(lián)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