北极海冰精准预测,不仅仅关系气候变化

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中国科学院大气物理研究所最近公布了今年北极海冰最低覆盖率的预测。根据研究所海冰研究小组开发的北极海冰同化数值预报系统,2019年9月北极海冰的最小覆盖面积约为420万平方公里,接近历史第二低。

如何计算北极海冰面积?北极海冰区与人类生活之间的关系是什么?记者采访了中国科学院大气物理研究所的团队负责人和研究员刘玉平。

数值模式直接关系预测精度

刘玉平告诉记者,预测北极海冰季节有两种方法。一种是相对简单的统计方法,另一种是复杂的数值模型。

每年九月,北极海冰覆盖范围最小。传统的统计方法是建立不同变量之间的关系,即利用历史海冰,大气和海洋数据建立统计模型,然后将其应用于海冰最小覆盖度的预测。

与统计方法不同,另一种是动态数值模型。该模型分为两类。一个是海冰 - 海洋耦合模型,它考虑了海冰和海洋的两个组成部分。它利用给定的历史大气条件来驱动海冰 - 海洋耦合模型进行海冰预测。海冰预测使用完全耦合模型进行,包括大气,海冰和海洋的三个组成部分。

“如果使用完全耦合的方法,模型将变得非常复杂。”刘玉平说,与其他组织开发的模型相比,该团队开发的北极区域模型考虑了大气,海冰和海洋的三个组成模式。 “大气成分直接影响预测的准确性,但在模型模拟中花费的时间最多。根据超级计算机的工作量,海冰和海洋成分约占40%,大气成分约占60%。“

用于海冰预测的动态数值模型的使用取决于初始海冰的状态。例如,从6月1日开始预测9月最小值,需要在6月1日观察到的海冰状态。

刘玉平还表示,与其他观测手段相比,卫星遥感具有大规模,实时,连续观测的特点,可以为模型提供更准确合理的海冰初始条件,从而减少模拟模型的偏差和改善北极海域。冰的预测能力。然而,卫星遥感的缺点也很明显。它只能更好地观察海冰覆盖,海冰厚度和其他状态的估算存在很大误差,这将给海冰预测带来不确定性。然而,卫星遥感海冰监测和信息提取技术为海冰作业数值预报的发展提供了重要的技术支持。

海冰的预测准确性还远远不够

北极海冰的迅速减少和变薄引起了国际社会的广泛关注和挑战,包括北极航行安全,气候变化研究,自然资源开发和可持续发展,地缘政治和北极。沿海部落群体的生活方式。

冰雪覆盖的北极不适合航行。随着全球变暖变暖,北极海冰继续融化,这使得北极海峡逐渐变得容易进入。北极海峡主要包括俄罗斯海岸的东北海峡,穿越加拿大北部北极群岛的西北航道,以及穿越北冰洋中部公海的中央海峡。东北航道是目前主要的航道。近年来,在中国成功试验的成功集装箱船是东北航道。

由于计算量大,目前的全球气候模型只能预测北极海冰,空间分辨率约为100 km。对于借用北极水道的商船,这种准确性是不够的。

“相比之下,北极气候模式的空间分辨率可能非常高。我们目前正在进行约20公里的北极海冰预报,但商船船主更关心的是几公里范围内的海冰覆盖。刘卫平告诉记者,该团队目前正在进行3至5公里的海冰预测。

北极海冰的快速变化也对中国的气候异常和环境条件产生重要影响。北极海冰的减少可以通过削弱中高纬度地区的西风喷流来减少某些地区的堵塞频率。北极冷空气侵入这些地区的频率增加,这可能导致这些地区经常出现寒冷天气和异常降雪。此外,北极海冰的减少将影响大气环流,这将削弱北方的大气扩散条件,导致冬季和春季的烟雾增加。

不过,刘玉平表示,对北极海冰的准确跨季预测仍然充满挑战。