积雪密度演变对北极积雪深度模拟的影响

尹豪，苏洁*，Bin Cheng

(1.中国海洋大学 物理海洋教育部重点实验室，山东 青岛 266100；2.中国高校极地联合研究中心，北京 100875；3.芬兰气象研究所，芬兰 赫尔辛基 00101)

1 引言

积雪的热力学变化在极区大气-冰雪-海洋耦合系统中起到至关重要的作用。近年来北极海冰呈现出冰厚变薄[1]、冰龄减小的趋势[2]。冰上积雪的年际变化趋势体现为融化提前[3-4]、积雪深度减小[5]。与20 世纪苏联漂流冰站数据相比，2009-2013 年的平均积雪深度呈现出减小的趋势：西北冰洋平均积雪深度从（35±9）cm 减小到（22±2）cm；而波弗特海、楚科奇海域平均积雪深度也由（33±9）cm 减小到（15±12）cm[5]。气候态意义下，整个北极冰上积雪的季节变化大体相似：秋季受气旋事件影响频繁，冰面积雪深度快速增加；冬季的大部分时间里降雪速率较低[6]。在空间分布上，以北冰洋大西洋扇区年降水、降雪量最大[7]。春季积雪深度与秋季海冰开始冻结时间呈负相关[5]。夏季海冰的衰退会导致上层海洋吸收短波辐射增加，增暖，进而使得秋季海冰生成时间推迟，更多的降雪直接落入开阔海洋中，导致冰上积雪总量减小。因此，翌年春季海冰将更早地暴露在阳光直射下，表面反照率进一步降低，强化反照率正反馈机制[8]。

积雪所具有的高反照率，可以有效减少表面对短波辐射的吸收，改变表面热力学平衡。此外，雪的热传导系数较低，在寒冷的天气条件下阻碍海冰与大气之间的热交换[9]，减慢海冰的增长。而在某些情况下，积雪也有助于海冰的质量增长。当冰上积雪重量超过海冰浮力时，会出现部分积雪被淹没生成雪泥，特定条件下形成雪冰[10]；……