表面气温的变化是气候变化的主要标志之一，相较于北极放大效应，南极气温的变化始终存在争议。监测数据显示，南极地区也出现了气温升高的现象，但其变化呈现出较为复杂的态势。南极的气温究竟发生了何种变化？如何理解其波动？为何存在区域性差异？
近期，中国气象科学研究院极地气象研究所所长丁明虎及其团队基于全球再分析数据的研究量化分析了南极气温的重大变化，研究结果显示，南极大陆整体呈现显著增温趋势，以每10年0.12℃的速率升温。“该趋势通过显著性水平检验，首次在统计意义上明确了南极大陆的整体变暖特征。”丁明虎介绍。团队还估计了动力过程和热力过程在这一变化中的作用及潜在影响机制。
南极大部地区显著变暖 沿海内陆存在差异
由于南极特殊的地理环境，现有观测站多集中在沿海地区，且分布稀疏，有效观测数据匮乏。团队利用再分析数据集针对1980年至2023年南极气温研究发现，东南极洲的温度变化呈现复杂特征。集合平均显示，南极大陆的大部分地区，包括南极半岛、东南极高原以及从科茨地到毛德皇后地的沿海地区，都呈现出显著的变暖趋势。相比之下，西南极洲的大部分地区和东南极洲某些地区，特别是威尔克斯地和伊丽莎白公主地，温度变化不太明显，部分地区甚至出现降温趋势。
此外，南极沿海和内陆地区的温度趋势明显不同。南极大陆1980年至2023年整体呈变暖趋势，升温速率为每十年0.12℃；而南极海洋则呈降温趋势，降温速率为每十年0.17℃。
需要说明的是，再分析数据集无法完美复制观测站所观测到的温度趋势。为了量化评估集合平均结果的可靠性，团队引入“信噪比”概念，评估集合平均结果相对于数据误差的显著程度。结果显示，南极半岛和东南极高原的变暖趋势较为稳健；除南极半岛周围海域外，南极边缘海的大部分区域都呈现出明显的降温趋势。
热力过程贡献大于动力过程
影响气温变化的物理过程，主要包括动力过程和热力过程，团队定量估计两种过程对南极地区表面气温趋势的贡献发现，动力过程导致东南极洲的大片区域出现显著降温趋势，同时使南极半岛及其周边海域出现大幅升温。热力过程导致南极大陆的大片区域显著变暖，但南极半岛地区热力过程对长期温度变化的影响较小。
中国气象科学研究院副研究员王赛解释，动力过程主要通过大气环流的变化来调控区域气温。例如，在南极地区，南半球环状模（SAM）是主导气温变化的关键大气环流型。在过去40余年中，SAM呈现显著加强趋势，这一变化导致东南极广大地区的气温有所下降，而南极半岛的气温则出现上升。
热力过程则通过海—气、陆—气间的能量交换直接改变局地热量平衡，进而影响气温变化。即便大气环流形势未发生显著调整，海洋温度和海冰状态的变化仍然会对区域气温产生重要影响。例如，在过去数十年中，南大洋的海温持续升高，导致海洋向大气输送的感热与潜热增加，成为驱动南极大陆热力增温的重要机制。此外，自2016年以来，南极海冰范围显著减少，这一变化可能通过减弱海冰的反照率效应以及释放更多的海洋潜热来影响局地热量平衡。
团队研究发现，2000年左右，南极气温出现了大规模的趋势转变，这是由于平流层臭氧消耗、温室气体浓度上升和自然变率的影响，加强了动力过程的冷却作用，抑制了由热力过程驱动的变暖。但随着SAM的持续调整、平流层臭氧的恢复、热带年代际变率的变化以及温室气体的持续排放，南极洲大陆尺度的变暖在不久的将来可能会加速，并对全球环境和气候系统产生影响。
丁明虎介绍，精确还原南极气温变化，不仅有助于更精准地预测未来气候，还能为制定有效的气候政策和适应策略提供依据，从而更好地应对全球气候变化带来的挑战。
（作者：张艺博 责任编辑：张林）
