为何南极海冰在经历数十年增长后突然崩塌？

南极海冰不仅是极地生态系统和物理环境的关键组成部分，也是更广泛南大洋气候系统的重要调节器。通过强烈反射阳光并限制海洋与大气之间的热量交换，海冰有助于调控区域乃至全球的天气和气候。因此，弄清楚是什么控制了南极海冰的范围和变化，对改进气候预报和气候模型具有重要意义。

自卫星观测开始以来，北极海冰一直呈持续减少趋势，而南极的情况长期被视为“例外”：几十年间，南极海冰总体上缓慢扩张。然而，这一趋势在2015年底出现急转直下——海冰面积突然大幅下降，此后年际波动明显加剧。哥德堡大学牵头的一项最新研究指出，这场突变的背后，与南大洋海水分层结构被削弱以及异常强烈的冬季风暴密切相关。

研究显示，在2015年之前，南极海冰下方存在一层相对寒冷的“冬季水”，像一层“保护垫”，阻止更深处、温度较高的海水上翻，从而避免从下方加速融冰。但2015年冬季，南大洋风暴异常强劲，这些风暴搅动了海水，削弱了原本稳定的冷水分层结构，使得深层暖水更容易与上层冷水混合，导致海冰在短时间内快速消融。

海水的这种分层结构源于温度和盐度差异造成的难以混合，这一过程被称为“成层”。在南极，海冰的生成和融化会让上层“冬季水”变得更淡，从而增强其与下方更温暖、更咸海水之间的分层。正是这种海水成层结构，在2015年之前长期帮助支撑了南极海冰的缓慢扩张。然而，随着时间推移，南大洋深层海水持续变暖，原本较厚的冬季水层不断变薄，其对海冰的“隔热”能力随之减弱，为后来的突发性崩塌埋下伏笔。

“通过近20年的观测数据，我们看到南大洋大片区域的冬季水层明显变薄，这让深层暖水有机会逼近海面。2015年的风暴把海水强烈搅动，暖水与冷水层混合，保护层消失，海冰于是以创纪录的速度融化。”研究第一作者、哥德堡大学前海洋学博士生西奥·斯皮拉（Theo Spira）指出。

由于地处偏远、环境恶劣，南大洋观测极具挑战性。为获取足够的数据，研究团队使用了多种自动化观测手段：一方面部署海洋机器人自主测量温度和盐度，另一方面给南象海豹佩戴传感器，让这些潜水深达数百米的大型海洋哺乳动物在日常活动中“顺带”采集数据。大约10个月后，传感器便自动从海豹身上脱落并将数据传回科研人员。

“这类数据非常宝贵，因为南象海豹通常生活在南极海冰内部及其边缘区域，能够直接反映那里的海水成层状况。冬季水在深海与海面之间扮演着热量交换‘闸门’的角色。通过量化它的作用，我的研究识别出了一些在当前气候模型中缺失或表征较差的关键过程。”斯皮拉表示。

这项工作题为《风触发的南极海冰下降由冬季水变薄预先铺垫》，于2026年3月18日发表在《自然·气候变化》杂志上。研究强调，要理解未来南极海冰的演变趋势，不能只盯住海冰本身的表面变化，更需要关注南大洋深层变暖如何通过改变海水成层结构，为极端风暴“打开通道”，从而在短时间内重塑海冰格局。

从更广泛的气候视角看，这一发现意味着南极海冰对自然和人为气候强迫的响应，可能比此前认识的更为敏感和非线性。一旦深层暖水持续上翻并频繁突破“冷水盾牌”，南极海冰可能从长期缓慢变化快速转入加速衰减状态，给南大洋生态系统、全球海平面和气候系统带来更大的不确定性，也对改进气候模型的海洋过程刻画提出了更高要求。