北极阿蒙森湾一年冰物理和光学性质的观测研究

张经纬，朱嘉良，姚宇斌，李淑江，李翔，李涛*

(1.中国海洋大学 海洋与大气学院，山东 青岛 266100；2.自然资源部第一海洋研究所，山东 青岛 266061；3.中国科学院海洋研究所，山东 青岛 266071)

1 引言

近年来，北极气候和环境处于快速变化之中[1]，北极海冰的变化主要体现为海冰面积减小[2-4]，多年冰厚度减薄[5-7]和多年冰向一年冰的转变[8-10]。由于海冰的反照率远大于海水[11]，海冰的减少导致北冰洋整体反照率降低，更多的太阳辐射能储存在深色大洋中，海洋吸收更多的热量造成海冰加速融化，海冰面积进一步减小，此即反照率正反馈机制。除此之外，海冰的吸收率、透射率和衰减系数等光学性质从本质上决定了海冰对太阳辐射的吸收，从而进一步改变海冰的体积和质量。

海冰反照率与海冰表面类型密切相关，Grenfell 和Maykut[12]最早将海冰表面划分为不同类型，计算了各类型海冰的反照率，并对这些系数与海冰厚度的关系进行了深入的讨论。海冰表面类型及其内部结构的季节性变化决定了海冰反照率的季节变化特征。在海冰冻结期，反照率随着海冰厚度的增加逐渐增大，较短波长的谱反照率变化更为显著[13]。而从春季海冰融化初期开始，反照率的变化过程可以被划分为7 个阶段：冷雪期、融雪期、融池形成期、融池排水期、融池发展期、融池融透期和冻结期。冷雪期的反照率可达0.85，进入融雪期后的1 周内反照率降低至0.60，随着融池的形成反照率继续降低至0.32。因融池排水，反照率会略微回升至0.54，随着融池发展，反照率下降至0.20，接下来因为海冰的迅速融化形成开阔水域，反照率在1 天内可下降至0.07，当进入冻结期后海冰反照率又会逐渐增大到0.85[14]。……