南极冰盖极端气温变化及未来预估研究.pdf

目录

摘要III

AbstractV

第一章绪论1

1.1研究背景与研究意义1

1.2国内外研究进展2

1.2.1南极冰盖极端气温事件研究3

1.2.2南极冰盖极端气温长期变化及未来预估研究5

1.2.3主要海-气模态对南极冰盖气温与极端气温的影响研究6

1.3研究内容与技术路线7

1.3.1研究内容7

1.3.2技术路线9

第二章研究区概况10

2.1地理位置及地形特征10

2.2气候特征10

第三章数据与方法12

3.1数据基础12

3.1.1ERA5再分析资料12

3.1.2全球海洋表面温度数据12

3.1.3气象站观测数据13

3.1.4全球气候模式数据16

3.1.5大气环流指数与海温指数16

3.2研究方法18

3.2.1ERA5气温数据的精度验证18

3.2.2计算南极冰盖极端气温指数18

3.2.3南极冰盖极端气温时空趋势20

3.2.4南极冰盖极端气温归因分析20

第四章南极冰盖典型极端气温事件及其形成机制21

4.12020年2月西南极冰盖极端高温事件及其形成机制21

4.22022年3月东南极冰盖极端高温事件及其形成机制25

4.3小结28

第五章1980-2022年南极冰盖极端气温时空变化及其原因30

5.1ERA5气温数据的精度验证30

5.21980-2022年南极冰盖极端气温时空变化32

5.2.11980-2022年南极冰盖极端气温时间变化特征32

5.2.21980-2022年南极冰盖极端气温空间变化趋势35

5.31980-2022年南极冰盖极端气温变化的归因分析40

5.4小结43

第六章基于CMIP6多模式的南极冰盖极端气温未来预估45

6.1不同情景下2025-2100年南极冰盖极端气温强度指数的时空变化45

6.2不同情景下2025-2100年南极冰盖极端气温频率指数的时空变化51

6.3小结57

第七章结论与展望59

7.1结论59

7.2展望60

参考文献63

攻读学位期间发表的学术论著77

致谢79

摘要

极端气温是影响南极冰盖环境演变及冰盖/冰架稳定性的重要因素，它的变化深刻影响

着南大洋海冰状况、冰盖表面融化速率、南极及周边海洋生态系统，也对冰芯气候信息解

释和科考活动顺利开展产生重要影响。因此，阐明南极冰盖极端气温的时空变化规律、揭

示形成机制并预测其未来变化对我们“认识南极、保护南极、利用南极”是十分必要的。然

而，目前冰盖尺度极端气温时空变化及其机理尚不清楚，对其未来变化的预估研究也十分

欠缺。本论文在分析南极冰盖近年来发生的两次超强天气尺度极端高温事件的形成机制基

础上，基于ERA5再分析资料计算了1980-2022年南极冰盖的10个气候变化检测和指数专

家组（ETCCDI）定义的极端气温指数，分析了南极冰盖极端气温日数与极端气温值的年际

变化和趋势的空间格局，剖析了影响极端气温长期变化的主要海气模态并揭示了影响机理。

最后，利用CMIP6多模式集合平均预估了SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0和SSP5-8.5共四

种不同情景下2025-2100年南极冰盖极端气温时空变化，对比了不同情景间的差异。主要

结论如下：

（1）2020年2月西南极冰盖和南极半岛发生超强极端高温事件，埃斯佩兰萨站观测

到南极大陆有记录以来的最高温度；2022