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北极海冰减退引起的北极放大机理与全球气候效应

2015年度计划完成情况：

项目按照任务书中的研究计划开展，完成了年度研究内容，达到预期目标。

1.北极现场考察

      2015 年6月25日项目组派遣7人再次前往挪威，租用挪威的海洋考察船，开展北欧海考察。共完成CTD 测站130 个，布放短期浮标2 套，圆满完成了考察计划。该航次取得的数据对于本项目的研究有重要的支持作用。该项考察布放的浮标持续时间为18 天，主要目标是研究北欧海中的格陵兰海环流结构，为本项目的主要科学观点提供数据支持。

      参加2015 年韩国北极科学考察，于8 月1 日至20 日，在北冰洋楚科奇海台—门捷列夫海脊附近海域开展了海洋观测，完成27 个站位的光学剖面观测。

      浅水冰基海洋剖面观测系统（sITP）布放。该系统是我们自己开发的北极上层海洋观测系统，是唯一能够在北冰洋全年进行海洋水文剖面观测的仪器，也是我们未来在北极主打的仪器。经过一年多的研制，目前2 套系统各完成了280余个剖面的观测，取得了重大成功。未来将依靠这套仪器获取的数据来研究北极上层海洋的变化，尤其是在考察船不能进入的季节和海域获取数据。我们筹措资金在2016 年再布放4 套，有力地支持本项目的工作。

2.数据收集与算法研究

      收集的北极海冰历史数据，特别是2014 年夏季收集数据，研究北极海冰微结构和基本物理性质的分布规律。研究海冰剖面的声光反射特征及信号回波分布特征，改进和试制声学测距系统及辅助环境参数测量系统。收集整理中国历次北极科学考察期间获得的海冰物理及表面融池观测记录，分析融池基本分布规律和融化期海冰物理性质。完成海冰厚度反演模式算法的改进，获取过去10 年与冰厚反演有关的数据；多传感器微波辐射计数据交叉辐射定标。收集整理海冰密集度和冰速的卫星遥感数据和浮标数据，分析研究冰速反演结果。

      完成物理海洋历史数据的收集整理，形成用于本课题研究的北极海洋和海冰观测数据集。收集整理的数据主要包括中国历次北极考察获得的CTD/LADCP站位数据和冰站观测温盐与海流数据、国外的北冰洋CTD/XCTD 站位数据以及潜标和ITP 观测数据、卫星遥感海冰密集度和漂移数据等。另外还下载了再分析的气象资料以及气候模式中的北冰洋数值模拟结果，如CMIP5 数据集中10 个模式的海冰、温盐及流速结果。

3.数值模式的发展

      完成北冰洋高分辨率的海洋-海冰耦合模型系统的构建以及模型结果的验证工作，获得1977-2014 年间北极高分辨率的海洋环境和海冰要素再分析数据产品，为进一步的分析和研究奠定了基础。

      分析了BCC_CSM模拟的北极海冰气候平均态分布，初步确定了参与IPCC AR6模式试验的海冰参数化过程。

4.海冰物理过程的研究

       完成伴随北极海冰减退的北冰洋上层海洋热结构变化分析，包括次表层暖水的空间分布、太平洋入流水在楚科奇海的流动和分布状况、加拿大海盆淡水含量和盐跃层特征量的年际变化等研究工作。另外还完成了与之关系密切的冰下海洋热通量、波弗特流涡年际变化等研究。

5.海洋物理过程的研究

      对海洋强迫的气候效应研究进行了全面布局，开展了大量研究工作。对海洋上层的环流和水团结构进入全面深入的研究，取得一系列研究成果。重点关注上层海洋的热结构和热通量，了解上层海洋的热平衡和热释放。了解北欧海的强烈热释放对整个北极气候的关键作用；研究北极海冰减退导致的辐射效应。开展了Fram 海峡海冰输出量与大气强迫场的联系和北极大气边界层动力结构分析两项研究。

6.大气物理过程的研究

      研究了北半球夏季中高纬度大气阻塞对北极海冰变化的影响；北极中央区海冰密集度与云量相关性分析；复杂非线性系统的共性问题和非线性系统严格求解的方法上进行了深入的研究；基于热力浅水模式方程组，研究了不同的热力强迫作用下罗斯贝波的非线性响应特征； 研究了北极多年代际气候变化对其他区域的影响；分析了北极海冰快速融化不同阶段北极涛动空间分布的不同特征，及其对中纬度极端天气的可能影响；研究了前期冬季北极海冰影响东亚春季降水年际变率的可能机理和北极放大背景下的欧亚大陆气旋/反气旋活动。全面收集了北极雾的各种数据，建立了海雾的时间序列，并着手分析近年来北极雾的季节变化、年际变化与年代际变化特征。