為何南極海冰在經歷數十年增長后突然崩塌？

南極海冰不僅是極地生態系統和物理環境的關鍵組成部分，也是更廣泛南大洋氣候系統的重要調節器。通過強烈反射陽光并限制海洋與大氣之間的熱量交換，海冰有助于調控區域乃至全球的天氣和氣候。因此，弄清楚是什么控制了南極海冰的范圍和變化，對改進氣候預報和氣候模型具有重要意義。

自衛星觀測開始以來，北極海冰一直呈持續減少趨勢，而南極的情況長期被視為“例外”：幾十年間，南極海冰總體上緩慢擴張。然而，這一趨勢在2015年底出現急轉直下——海冰面積突然大幅下降，此后年際波動明顯加劇。哥德堡大學牽頭的一項最新研究指出，這場突變的背后，與南大洋海水分層結構被削弱以及異常強烈的冬季風暴密切相關。

研究顯示，在2015年之前，南極海冰下方存在一層相對寒冷的“冬季水”，像一層“保護墊”，阻止更深處、溫度較高的海水上翻，從而避免從下方加速融冰。但2015年冬季，南大洋風暴異常強勁，這些風暴攪動了海水，削弱了原本穩定的冷水分層結構，使得深層暖水更容易與上層冷水混合，導致海冰在短時間內快速消融。

海水的這種分層結構源于溫度和鹽度差異造成的難以混合，這一過程被稱為“成層”。在南極，海冰的生成和融化會讓上層“冬季水”變得更淡，從而增強其與下方更溫暖、更咸海水之間的分層。正是這種海水成層結構，在2015年之前長期幫助支撐了南極海冰的緩慢擴張。然而，隨著時間推移，南大洋深層海水持續變暖，原本較厚的冬季水層不斷變薄，其對海冰的“隔熱”能力隨之減弱，為后來的突發性崩塌埋下伏筆。

“通過近20年的觀測數據，我們看到南大洋大片區域的冬季水層明顯變薄，這讓深層暖水有機會逼近海面。2015年的風暴把海水強烈攪動，暖水與冷水層混合，保護層消失，海冰于是以創紀錄的速度融化。”研究第一作者、哥德堡大學前海洋學博士生西奧·斯皮拉（Theo Spira）指出。

由于地處偏遠、環境惡劣，南大洋觀測極具挑戰性。為獲取足夠的數據，研究團隊使用了多種自動化觀測手段：一方面部署海洋機器人自主測量溫度和鹽度，另一方面給南象海豹佩戴傳感器，讓這些潛水深達數百米的大型海洋哺乳動物在日常活動中“順帶”采集數據。大約10個月后，傳感器便自動從海豹身上脫落并將數據傳回科研人員。

“這類數據非常寶貴，因為南象海豹通常生活在南極海冰內部及其邊緣區域，能夠直接反映那里的海水成層狀況。冬季水在深海與海面之間扮演著熱量交換‘閘門’的角色。通過量化它的作用，我的研究識別出了一些在當前氣候模型中缺失或表征較差的關鍵過程。”斯皮拉表示。

這項工作題為《風觸發的南極海冰下降由冬季水變薄預先鋪墊》，于2026年3月18日發表在《自然·氣候變化》雜志上。研究強調，要理解未來南極海冰的演變趨勢，不能只盯住海冰本身的表面變化，更需要關注南大洋深層變暖如何通過改變海水成層結構，為極端風暴“打開通道”，從而在短時間內重塑海冰格局。

從更廣泛的氣候視角看，這一發現意味著南極海冰對自然和人為氣候強迫的響應，可能比此前認識的更為敏感和非線性。一旦深層暖水持續上翻并頻繁突破“冷水盾牌”，南極海冰可能從長期緩慢變化快速轉入加速衰減狀態，給南大洋生態系統、全球海平面和氣候系統帶來更大的不確定性，也對改進氣候模型的海洋過程刻畫提出了更高要求。