極地氣候變化年報 2022年

（2022年）本書依據我國的長城站、中山站、泰山站等極地考察站的觀測資料及風云衛(wèi)星的遙感數據和來自世界氣象組織下屬相關專業(yè)機構、國內外政府部門及研的數據集和再分析資料，選取較完整長序列整編資料進行統(tǒng)計分析，提供極氣溫、極端天氣氣候事件、海冰、溫室氣體、臭氧總量等多方面的極地長期估和最新觀測結果分析，科學客觀地反映了極地氣候變化的基本事實、基本征和導致極端天氣事件的氣候因子。本書可為社會公眾和從事極地科學研究研究人員提供基礎性資料，也可為國家制定相關極地政策和參與全球極地治圖書在版編目(CIP)數據變化－2022－年報Ⅳ.①P468.1極地氣候變化年報（2022年）地址：北京市海淀區(qū)中關村南大街46號郵政編碼電話總編室網址：E-mail：qxcbs@責任校對：張碩杰編寫專家（以姓氏筆畫為序）《極地大氣科學野外觀測基地》（2021Z006）優(yōu)秀青年科學基金項目（42122047）世界氣象組織（WMO）發(fā)布的《2022年全球氣候狀況報告》指出，過去10年（2013—2022年）全球地表平均溫度較工業(yè)化前水平（1850—1900年平均值）高出1.14℃,2022年全球平均氣溫較工業(yè)化前水平高出約1.15℃。極地地區(qū)作為氣候變化的“穩(wěn)定器”和“放大器”，近幾十年來正經歷著顯著的氣候變化，并深刻影響到全球大氣圈、冰凍圈、生物圈、水圈和人類生活的方方面面，引起科學界、政府和社會公眾的極大關注。國際社會日益重視全球變化背景下極地面臨的挑戰(zhàn)，意識到采取共同應對措施減小和防范極地氣候風險的重要性和緊迫性。習近平總書記在《共同構建人類命運共同體》的主旨演講中也指出：“要秉持和平、主權、普惠、共治原則，把深海、極地、外空、互聯(lián)網等領域打造成各方合作的新疆域……”。近幾年，南北極多次發(fā)生異常天氣氣候事件，并對當地和全球生態(tài)產生了重大影響。為使公眾更好地認識極地氣候變化規(guī)律，科學應對氣候變化，中國氣象局組織編寫了《極地氣候變化年報（2022年）》，提供氣溫、極端天氣氣候事件、海冰、溫室氣體、臭氧總量等多方面的極地長期變化評估和最新觀測結果，以期科學客觀地反映極地氣候變化的基本事實?！稑O地氣候變化年報（2022年）》是在中國氣象局科技與氣候變化司的指導和氣候變化專項經費的支持下，由中國氣象科學研究院和國家衛(wèi)星氣象中心的科技工作者編寫完成。使用的數據包括我國的長城站、中山站、泰山站等極地考察站的觀測資料及風云衛(wèi)星的遙感數據，其他數據來自世界氣象組織下屬相關專業(yè)機構，如世界溫室氣體數據中心、全球歷史氣候學網絡和全球地面逐日氣象資料、美國國家雪冰數據中心、中國全球大氣再分析數據、英國南極調查局南極環(huán)境研國家氣候中心、中國氣象局氣象探測中心、中國科學院大氣物理研究所、中國科學院空天信息創(chuàng)新研究院、北京應用氣象研究所、蘭州大學、國家海洋環(huán)境預報中心等單位的專家也對該年報提出了寶貴意見，在此一并向所有數據提供者v本年度報告利用多種氣候資料分析表明，在全球變暖背景下，南極西南極部分氣溫自20世紀中葉起呈現(xiàn)快速增溫趨勢：位于西南極地區(qū)的法拉第站、南奧克尼群島和瑪麗伯德地增溫速率分別達0.45℃/10年（1946—2022年）、0.20℃/10年速，其整體氣溫在1979—2022年期間升溫速率達0.63℃/10年，是同期全球升溫速率（0.17℃/10年）的3.7倍。與常年（1991—2020年平均值）相比，2022年東南極、南極半島及其周邊海域出現(xiàn)較強暖異常，而羅斯海地區(qū)則出現(xiàn)冷異常，這導致該年南極整體溫度變化不大，比常年值略微偏低0.05℃。2022年，北極整體平均氣溫較常年偏高1.10℃;其中增溫幅度最大的地區(qū)位于巴倫支—喀拉海，增溫幅度達2℃以上。南北兩極極端天氣事件呈頻發(fā)、強發(fā)趨勢。2022年3月，南極發(fā)生有氣象記錄以來最強的暴發(fā)性增溫事件，冰蓋中心區(qū)康科迪亞站、東方站和昆侖站在3月18日平均地表氣溫相比其多年平均值分別高出44.5℃、39.0℃和26.2℃,其增溫幅度和地表氣溫異常均創(chuàng)南極有觀測以來的最高紀錄。2022年7月，北極地區(qū)出現(xiàn)了罕見的高溫天氣，溫度一度升至32.5℃,異常高溫天氣加速了格陵蘭冰蓋風云三號極軌系列氣象衛(wèi)星資料顯示，2012年至2022年間，南極2月和9月的月平均海冰范圍分別為369萬km2和1894萬km2。2022年南極最大/最小海冰范圍較常年平均偏小23.84%和2.96%，其中最小范圍（192萬km2）創(chuàng)1979年以來最低紀錄。海冰密集度減小區(qū)域以威德爾海冰架西北部最為明顯，減小了25%～75%；羅斯海西部及瑪麗伯德地沿岸、南磁極海岸往東北威爾克斯地東南沿岸、北部毛德皇后地沿岸的海冰密集度減小了20%～50%。2022年北極海冰同樣冬春季與2007年海冰范圍相當。2022年夏季北極海冰密集度減小區(qū)域主要發(fā)生在從1984年到2021年，南極地區(qū)大氣中全球變化趨勢基本一致。其中，2021年二氧化碳年平均濃度為412.01ppm①,甲烷年平均濃度為1839.28ppb②,氧化亞氮年平均濃度為333.27ppb，相比于2020年，濃度都有所升高。2021年南極六氟化硫年平均濃度為10.40ppt③,較2020年平均濃度上升0.36ppt，達到歷年最大升高幅度。1984—2021年北極地區(qū)大氣溫度逐年穩(wěn)定上升。其中，2021年北極大氣二氧化碳年平均濃度為417.78ppm，甲2022年南極臭氧洞面積比去年略小，總體上延續(xù)了近年來的整體縮減趨勢。2022年臭氧洞結束時間比過去40年中的大多數時間都要晚，是1979年以來第十二大的臭氧洞。2020年春天，北極大部分地區(qū)臭氧柱總量達到了創(chuàng)紀錄的低值。2022年12月底到2023年3月，北極平均臭氧總量相較于歷史水平異常偏高，這），），vii 01 01 05 08 10 13 13 18 192.3.1南極 2.3.2北極 22 223.1.1二氧化碳和甲烷 viii3.1.2氧化亞氮和六氟化硫 27 311.1南極氣溫變化本節(jié)采用南極各站點氣象觀測數據和中國第一代全球大氣再分析40年產品（CRA-40）對2022年南極氣溫變化進行分析。長城站和中山站氣溫數據來自中國氣象科學研究院，其余站點數據來自英國南極調查局整編的南極環(huán)境研究參考數據集（Met-READER數據均經過質量控制。觀測數據分析結果表明，2022年南極年均氣溫為-12.1℃,較常年（1991—2020年平均值）偏高1.0℃（圖1.1）。其中南半球夏季（12月—翌年2月）、秋季（3—5月）、冬季（6—8月）和春季（9— 11月）平均氣溫分別為-4.2℃、-14.0℃、-17.4℃和-12.7℃,四個季節(jié)較常年均偏高，分別偏高0.3℃,0.9℃,2.1℃以及0.9℃。CRA-40氣溫數據分析結果表明，2022年南極近地面平均氣溫比常年值略微偏低0.05℃,這與上述結果并不相悖，因為南極觀測站點位于南極陸地，而基于再分析數據的結果包括南極周邊海洋氣溫的貢獻。較常年相比，2022年的南極氣溫在夏季和秋季出現(xiàn)暖異常，增溫幅度分別為0.48℃和0.78℃,而在冬季和春季出現(xiàn)冷異常，降溫幅度分別為0.56℃和 0.69℃。觀測數據與再分析數據均表明，2022年南極陸地大部分地區(qū)均偏暖，且增溫幅度最大地區(qū)位于南極半島。冬季，除東南極的喬治五世地和威爾克斯地沿岸外，南極各地區(qū)均偏暖。南極半島是冬季偏暖幅度最大的地區(qū)，冬季平均氣溫為-8.2℃,較常年偏高3.5℃;維多利亞地是冬季偏暖幅度次大的地區(qū)，冬季平圖1.12022年南極年平均氣溫距平分布圖（空間分布圖）及各站點年平均和季節(jié)平均氣溫距平圖（柱狀圖相對于1991—2020年平均值）。陰影為CRA-40再分析數據，圓點為站點數據；柱狀圖0線處數字為1991—2020年平均值（單位：℃)均氣溫為-26.0℃,偏高2.4℃。圣馬丁站和帕默爾站冬季氣溫為歷史最高；長城站、別林斯高晉站、法拉第站、羅瑟拉站和馬布爾點站冬季氣溫為歷史次高；奧伊金斯站、埃斯佩蘭薩站和馬蘭比奧站、羅斯角站和曼努埃拉站冬季氣溫為歷史第三高。其中圣馬丁站氣溫較氣候平均偏高達6.1℃,是全南極地區(qū)2022年冬季氣 溫偏高幅度最大的觀測站。2022年春季，南極偏暖主要發(fā)生在南極半島地區(qū)，平均氣溫為-4.1℃,比常年偏高2.5℃。長城站、別林斯高晉站和法拉第站春季氣溫為歷史最高；羅瑟拉站和圣馬丁站春季氣溫為歷史次高；奧卡達斯站春季氣溫為歷史第三高。2022年秋季，南極偏暖主要發(fā)生維多利亞地，平均氣溫為-22.4℃,其偏暖幅度達3.0℃。瑪麗蓮站、馬布爾點站、羅斯角站和曼努埃拉站秋季氣溫為歷史次高；麥克默多站秋季氣溫為歷史第三高。再分析數據顯示，南極羅斯海地區(qū)出現(xiàn)較強的降溫異常，抵消了南極陸地的異常增溫，導致南極整體氣溫而南極整體氣溫在1979—2022年氣溫變化不明顯，在秋季、冬季和春季呈現(xiàn)下降趨勢，降溫幅度分別為0.09℃/10a，0.37℃/10a和分區(qū)域來看，南極氣溫增暖主要發(fā)生在西南極地區(qū)，其中南極半島是全球氣溫增暖最為劇烈的地區(qū)之一。位于南極半島的法拉第站以0.45℃/10a的速度升高（1946—2022年，圖1.3a紅線）。南奧克尼群島、瑪麗伯德地、維多利亞地、科茨地和南極冰穹地區(qū)年平均氣溫也存在升高趨勢，但增暖速度較緩，分別為總體而言，即便在全球變暖背景下，2022年南極氣溫相較于氣候平均變化不大。但這并不意味可以忽視南極地區(qū)的氣候變化。事實上，南極部分地區(qū)對氣候變化極為敏感，例如，西南極仍是南極主要增暖的地區(qū)，南極半島仍以遠2.52.00-0.5-1.5-2.0-2.5全球南極198019851990199520002005201020152020年份圖1.21979—2022年南極（紅線實線）和全球（黑線實線）平均近地面年平均氣溫距平（相對于1991—2020年虛線為年平均氣溫距平趨勢2--2--4-(a)法拉第站(南極半島)伯德站(瑪麗伯德地)奧卡達斯站(南奧克尼群島)192019401960198020002020年份2--2--4-(b)麥克默多站(維多利亞地)貝爾格拉諾二號站(科茨地)東方站(南極高原)192019401960198020002020年份圖1.3西南極（a）和東南極（b）增暖地區(qū)各站點年平均氣溫距平時間序列圖粗實線為年平均氣溫距平的11年滑動平均值，虛線為年平均氣溫距平趨勢05 1.2北極氣溫變化本小節(jié)采用來自全球歷史氣候學網絡（GHCN-D）和全球地面逐日氣象資料（GSOD）的北極站點數據和CRA-40再分析數據分析北極氣溫變化。如圖1.4所示，2022年北極大部分站偏暖，年平均氣溫較常年平均值偏高0.5℃。與南極類似，北極地區(qū)的站點多位于陸地和北冰洋的島嶼。事實上，根據CRA-40再分析數據，北冰洋地區(qū)的增溫遠大于陸地地區(qū)（圖1.4）。如包括北冰洋，北極近地面平均氣溫比多年平均值（1991—2020年平均值）偏高1.10℃,遠大于基于站點數據計算的增溫幅度。從季節(jié)分布來看，北極2022年的增暖幅度在秋、冬季節(jié)最強，異常值分別為1.37℃和1.2℃;春、夏季季節(jié)分別為0.91℃和2022年北極地區(qū)增暖最為劇烈的地區(qū)位于巴倫支—喀拉海，增暖幅度達2℃以上。觀測數據則表明，北極增溫幅度最大地區(qū)位于斯瓦爾巴群島，年平均氣溫為-2.6℃,較常年高1.5℃,而位于阿拉斯加的科策布站偏冷幅度最大，年平均氣溫為-5.0℃,較常年低0.7℃。2022年冬季（12月—翌年2月位于太平洋扇區(qū)和大西洋扇區(qū)挪威海沿岸的站多偏冷，冬季平均氣溫偏低-2.0℃,其中科策布站偏冷幅度最大，冬季平均氣溫為-21.3℃,較常年低3.8℃;其他區(qū)域的站點多觀測到暖異常，各站平均的冬季平均氣溫為-15.4℃,偏高1.2℃,其中格陵蘭的圖勒站偏暖幅度最大，冬季平均氣溫為-19.7℃,較常年高3.4℃。2022年北歐各站春夏季偏暖幅度普遍大于秋冬季，春季（3—5月）各站平均的平均氣溫為1.7℃,較常年高0.9℃;夏季（6—8月）各站平均的平均氣溫為13.0℃,偏高1.5℃;其中挪威霍伊布克特莫恩站夏季平均氣溫為13.5℃,較常年高2.8℃。2022年秋季，位于巴芬灣西岸和西伯利亞的站偏冷，秋季（9—11月）各站平均的平均氣溫為9.1圖1.42022年北極年平均氣溫距平分布圖（空間分布圖）及各站點年平均和季節(jié)平均氣溫距平圖（柱狀圖相對于1991—2020年平均值）。陰影為CRA-40再分析數據，圓點為站點數據；柱狀圖0線處數字為1991—2020年平均值（單位：℃)較常年低1.4℃;其他區(qū)域的站點多觀測到暖異常，秋季各站平均的平均氣溫為-0.5℃,偏高1.3℃,其中新奧松站偏暖幅度最大，秋季平均氣溫為-0.3℃,較基于CRA-40再分析數據,北極近地面年平均氣溫在1979—2022年期間呈現(xiàn)07 北極對全球變暖的強敏感性。此外，北極快速增暖可見于不同季節(jié)，增溫速率在秋、冬季節(jié)較強，分別為0.88℃/10a和0.70℃/10a，而在夏季增溫幅度最小，僅2.00-0.5-1.5-2.0-2.5全球全球北極198019851990199520002005201020152020年份圖1.51979—2022年北極（紅線實線）和全球（黑線實線）平均近地面年平均氣溫距平（相對于1991—2020年虛線為年平均氣溫距平趨勢近40年來，位于陸地的北極各站的年平均氣溫均呈快速上升趨勢。而1941—1980年期間，陸地各站普遍呈微弱的降溫趨勢，其中阿拉斯加的巴羅站每10年降低0.18℃,格陵蘭的南斯特羅姆峽灣站每10年降低0.11℃,斯堪的納維亞半島的特羅姆瑟站每10年降低0.07℃,西伯利亞的朱別列吉納加站每10年降低0.18℃。1981—2000年，北極開始出現(xiàn)快速變暖現(xiàn)象，其中南斯特羅姆峽灣站和巴羅站的增溫速度最快，分別為每10年升高1.40℃和1.02℃;新奧松站、龐德因萊特站、特羅姆瑟站和朱別列吉納加站的增溫速度略低，每10年升高0.38～0.66℃。2001年后，巴羅站、新奧松站、龐德因萊特站和朱別列吉納加站的變暖速度進一步加快，每10年升高0.75℃以上；特羅姆瑟站和南斯特羅姆峽灣站的變暖速度略4Q2r2-44Q2r2-4-(a)龐德因萊特(加拿大)南斯特羅姆峽灣(格陵蘭)巴羅(美國)1950193020104 2 0-2-41970年份1950193020104 2 0-2-4-(b)新奧松(挪威)朱別列吉納加(俄羅斯)特羅姆瑟(挪威)19301950197019902010年份圖1.6北美大陸（a）和亞歐大陸（b）代表性站點年平均氣溫距平（相對于1991—2020年平均值）時間序列圖。細實線為年平均氣溫距平，粗實線為年平均氣溫距平11年滑動平均，虛線為年平均氣溫距平趨勢1.3南極濤動和北極濤動南極/北極和各自半球中緯度地區(qū)之間的氣壓場存在“蹺蹺板”式的反向變化現(xiàn)象，稱之為南極濤動/北極濤動。該現(xiàn)象是南極/北極地區(qū)大氣環(huán)流特征的重要氣候指標，通常正（負）位相時對應南極/北極地區(qū)低壓偏強（偏弱）和繞極西風偏強（偏弱）。作為最重要的大尺度大氣環(huán)流現(xiàn)象之一，南極濤動/北極濤動對極本小節(jié)采用國家氣象信息中心發(fā)布的第一代全球大氣再分析資料（CRA-40根據中高緯兩個關鍵性緯度之間的標準化（1979—2022年）環(huán)緯圈平均海平面氣09 統(tǒng)計顯示，南極濤動指數在1979—2022年冬季、夏季和全年的趨勢值分別是南極濤動在冬季的變率略強，冬季南極濤動先是逐漸增強，2010年達到最大值，32-2-3北極濤動指數在1979—2022年冬季、夏季和全年的趨勢值分別為0.03/a32-2-3-(a)冬季全年夏季5-4-3-2-25-4-3-2-2-3--4--5-(b)冬季全年夏季19801990200020102020年份-0.01/a和0.01/a，均未達到0.05的顯著性水平。如圖1.7b所示，北極濤動在冬季的變率明顯更強，冬季北極濤動在過去40余年間表現(xiàn)出顯著的年代際波動，先是此后重新增強，全年和夏季也顯現(xiàn)類似變化。2022年北極濤動年均和夏季指數值1.4極端天氣事件極端天氣事件是指一定地區(qū)在一定時間內出現(xiàn)的歷史上罕見的氣象事件。在全球氣候加速變暖的背景下，南北兩極整體呈現(xiàn)極端暖事件及近年來，南極極端天氣事件頻發(fā)，屢創(chuàng)新紀錄。2020年2月6日南極半島埃斯佩蘭薩考察站觀測到18.3℃的極端高溫，創(chuàng)整個南極有氣象觀測以來最高紀錄。2022年3月，南極發(fā)生有氣象記錄以來最強的暴發(fā)性增溫事件，3月14日起，東南極西部至中部地區(qū)快速升溫，位于南極內陸的康科迪亞站區(qū)域升溫最為劇烈，該站氣溫在4天內升高49.0℃,于3月18日達到-12.2℃。其他內陸站也觀測到劇烈升溫，如東方站地表氣溫在4天內升高39.1℃,最高達-20.3℃;昆侖站地表氣溫在4天內升高35℃,最高達-25.4℃;泰山站地表氣溫在4天內升高15.9℃,昆侖站在3月18日平均地表氣溫相比其多年平均值（1981—2010年）分別高出44.5℃、39.0℃和26.2℃,其增溫幅度和地表氣溫異常均創(chuàng)南極有觀測以來的最高紀錄。2022年南極爆發(fā)性增溫與羅斯海地區(qū)阻塞高壓異?；钴S緊密相關，羅斯海阻塞高壓的侵入引發(fā)南極內陸極端強風，擾動逆溫結構，導致冰蓋近地面能量快速交換；同時，阻塞高壓輸送的暖濕氣流遇冷產生降水，釋放大量潛熱，加劇氣溫升 (a)(b)2022-03-18ioo300W3oE3300W-50昆侖站多年平均(20052020年)600E-8昆侖站泰u站中ui站-。-2090E490ow90E490ow-50東方站(2022年)東方站氣候平均(1991東方站(2022年)東方站氣候平均(19912020年)康科迪亞站8i1200W120E101200W40150OE150ow-150OE150ow康科迪亞站(2022年康科迪亞站多年平均康科迪亞站(2022年康科迪亞站多年平均292/52/12-82/192/263/53/123/19-40-30-202/192/263/53/123/19-40-30-20-10010203040oc圖1.8（a）2022年3月18日南極地表氣溫分布（基于CRA-40再分析數據）及站點分布；康科迪亞站日均地表氣溫變化（陰影為日均地表氣溫最大、最小范圍）近年來，北極極端暖事件呈現(xiàn)出強發(fā)和頻發(fā)態(tài)勢，同時格陵蘭冰蓋發(fā)生數次極端消融事件。2012年夏季格陵蘭島的異常增暖導致96%的冰蓋表面發(fā)生消融，格陵蘭島表面反照率創(chuàng)下歷史最低紀錄。2019年夏季格陵蘭島再次發(fā)生極端暖事件，大約90%的冰蓋表面發(fā)生消融。2020年5—6月，西伯利亞地區(qū)出現(xiàn)創(chuàng)歷史紀錄的持續(xù)性極端高溫，導致北半球乃至全球有氣象記錄以來最溫暖的5月；同時，該格陵蘭島冰蓋中央最高點（Summit站）觀測到有氣象記錄以來的首次降雨，同時格陵蘭冰蓋表面發(fā)生極端消融，自有衛(wèi)星記錄以來消融量第二次超過800萬km22的峰值8月下旬冰川河流流量創(chuàng)下2006年以來的最高紀錄。此次極端高溫和降雨事件受平流層極渦和格陵蘭阻塞高壓共同影響。2022年7月，北極圈內再次出現(xiàn)罕見高溫，溫度一度升至32.5℃,格陵蘭冰蓋加速融化，7月15—17日，格陵蘭冰蓋每日損失的質量多達60億噸；同時高溫全球，歐美以及亞洲多國遭遇持續(xù)高溫天氣。40-4ir8-12-20(a)(a)summit單位:mm/d2468101214161820222426283032343638928884809288848076(b)08/108/1108/1208/1308/1408/1508/1608/1708/1808/1908/20日期圖1.9(a)2021年8月14日格陵蘭及周邊區(qū)域日降水量分布（基于CRA-(b)8月10—20日Summit站溫度和相對濕度的時間序列南北極海冰是全球氣候系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)之一，海冰變化則是最受關注的氣候變化現(xiàn)象之一。過去幾十年北極海冰的快速消融是全球最顯著的氣候變化現(xiàn)象之一，與北極相反，過去幾十年南極海冰多數時間在增長，但近幾年海冰減少速度月最大紀錄1976萬km2（2014年9月兩者相差1760萬km2。北極海冰范圍年均1137萬km2，月均最小紀錄357萬km2（2012（1979年3月兩者相差1277萬km2。南北極年均海冰范圍接近，但極值和區(qū)間有明顯差異，這與北冰洋和南大洋的地理條件有關。2.1南極本節(jié)所用資料為美國國家雪冰數據中心（NSIDC）1979年至2022年的海冰范年平均。南極海冰具有顯著的季節(jié)變化和年際變化特征。由于南北半球季節(jié)相反，每年4—9月前后是南極海冰的結冰期，10月至翌年3月為融冰期，全年最低點通闊，有利于海冰輸送，因此南極海冰范圍在融冰期的低點更低，結冰期的峰值更202015501981155019812010年均值均值2倍標準差2022年2017年23456789101112月份圖2.1多年平均（1981—2010年）的逐月南極海冰范圍及其2倍標準差置信區(qū)間，以及2017年和2022年逐月南極海冰范圍變化2.0-2.0從20世紀70年代末以來的變化看，南極海冰范圍經歷了長期緩慢增長后快速減少的演變過程，前期增長趨勢顯著但幅度較小并且時間較長，在2014年底達到峰值后快速減少。與此相對應，南極海冰范圍的波動變率也在增大，2000—2014年間南極海冰范圍的增長速度幾乎是1979—192.0-2.0線性趨勢12點滑動平均逐月年最小值198019851990199520002005201020152020年份圖2.21979—2022年南極海冰范圍年最小值距平時間序列（橙色逐月南極海冰范圍距平時間序列（黑細線）及其12個月滑動平均（黑粗實線）和線性趨勢（黑虛線） 南極海冰范圍年最小值也經歷了緩慢增長后快速減小的過程，在2017年和年最小值可能并不重合，因為月距平是基于各月均值，而季節(jié)變化導致各月氣候均值存在較大差異（圖2.1如2022年2月海冰范圍最小，但2月均值也小，所以意味著該月份海冰范圍小于均值的程度創(chuàng)下紀錄，表明該月融冰速度極大，這無疑我國風云三號極軌系列氣象衛(wèi)星微波成像儀（MWRI）積累的2012年以來的自2012年以來，2014年為冬季和夏季海冰面積最大的年份（圖2.3a2017年為冬季面積最小、夏季面積出現(xiàn)第2低值的年份，2022年為冬季面積第3低值、夏季面積第1低值的年份，該結果與美國國家雪冰數據中心（NSIDC）、歐洲氣象衛(wèi)星-海洋與海冰衛(wèi)星應用機構（EUMETSATOSISAF）分析結果一致。由圖2.3b所示，2012年至2022年間，2月和9月的月平均海冰范圍分別為369萬km2從圖2.4所給出的2月和9月南極月平均海冰密集度分布圖可以看到，10年來，南極2月海冰主體分布（圖2.4a）在西北部威德爾海近南極半島一側，東南部近南磁極、西部阿蒙森海至西南部羅斯海西北沿岸，海冰帶較寬較多，這些是南極多年海冰主要分布區(qū)；東北部印度洋至東南部太平洋沿岸，分別有細長和時寬時窄的海冰帶；東北部海灣近岸處幾乎沒有海冰，南部羅斯海近岸大片區(qū)域沒有海冰，僅南部外海有漂流的浮冰。2022年2月，融化后殘留的海冰分布（圖2.4b）和10年平均態(tài)相近，但西北部威德爾海近南極半島一側的主體海冰向東、向北有移動，西部阿蒙森海沿岸的海冰向北部別林斯高晉海延伸，南部太平洋近海冰融化明顯，尤其是近岸海冰，融化中的海冰向西漂移，而南極東側沿岸海冰分2020152014年2017年2022年20122021年標準差20122021年平均值023456789101112月份(b)2月(最小值月份)距平9月(最大值月份)距平2月趨勢擬合9月趨勢擬合-0.5-1.505a20122013201420152016201720182019202020212022年份圖2.3我國風云系列氣象衛(wèi)星監(jiān)測的南極海冰范圍(a)典型年份（2014年、2017年、2022年）與多年平均（2012—2021年）海冰范圍變化序列圖。其中，灰色區(qū)域為2012—2021年海冰范圍的標準偏差，灰線表示2012—2021年海冰范圍的平均值；(b)2012—2022年南極海冰范圍2月和9月較多年平均（2012—2021年）的距平值布變化不大，羅斯海海域海冰更少，外海的浮冰更少，且更加偏西偏南。2022年2月，南極海冰減少區(qū)域大于增加區(qū)域，密集度減少值大于增加值（圖2.4c）。其中，南極海冰密集度在西部阿蒙森海向北至別林斯高晉海沿岸、威德爾海冰架東北角近海、南磁極西側近海、羅斯海西南外海以及東部沿岸有明顯增加，增加幅度在20%～60%；海冰密集度減小區(qū)域以威德爾海冰架西北部最為明顯，減小了25%～75%；羅斯海西部及瑪麗伯德地沿岸、南磁極海岸往東北威爾克斯地東南沿岸、北部毛德皇后地沿岸，海冰密集度減少了20%～50%。 (C)(C)7580502540-25-5020-75(f)75805025-25-5020-7540404020208080圖2.4我國風云系列氣象衛(wèi)星監(jiān)測的南極月平均海冰密集度（%）(a)2012—2021年平均的2月海冰密集度；(b)2022年2月海冰密集度；(c密集度距平；(d)2012—2021年平均的9月海冰密集度；(e)2022年9月海冰10年來，南極9月的海冰（圖2.4d）基本包裹著南極大陸，僅西部南極半島西北端沒有被密實的海冰遮擋，海冰密集度為40%左右；威德爾海至南極北部外海，羅斯海及西南外海均覆蓋著緯向達1000km以上的寬海冰帶；南極東南部的海冰帶寬度在300～700km。2022年9月（圖2.4e西部南極半島西北沿岸及外海已無海冰覆蓋，南極西部海冰外沿、南極東南部海冰帶外緣和南極東部的部分海冰區(qū)域，密集度同樣減少明顯；羅斯海的海冰向西南發(fā)展較為明顯，海冰更為密實。2022年9月，南極海冰減少區(qū)域大于增加區(qū)域，密集度增減極值均在75%左右（圖2.4f）。其中，南極西南部羅斯海海冰外側，海冰密集度大范圍增加，增加的極值達75%；別林斯高晉海和威德爾海西部，南極東部海冰外側，海冰密集度減少了25%～75%；南極的北側和東南側海冰，密集度變化2.2北極北極是影響氣候變化的關鍵區(qū)域，也是氣候變化最敏感的因素之一。北極海冰具有顯著的季節(jié)變化特征，冬季海冰最多，夏季海冰最少；其中，鄂霍次克海和白令海在夏季均處于無冰狀態(tài)。北極海冰的年代際和年際變化特征也非常顯著201550本小節(jié)所用資料為美國國家雪冰數據中心（NSIDC）1979—2022年的海冰密8月）和秋季（9—11月）分別是北極的融冰季和結冰季，海冰覆蓋率較低；而春季（3—5月）和冬季（12月至翌年1月）的海冰覆蓋率則相對較高。夏秋季海冰20155019812010年均值均值2倍標準差2022年2012年2007年123456789101112月份圖2.5氣候態(tài)與典型年份（2007年、2012年、2022年）北極海冰范圍的季節(jié)變化由逐月北極海冰范圍距平時間序列可見（圖2.6自20世紀70年代末開北極海冰變化的主要特征表現(xiàn)為持續(xù)幾個月時間的海冰損失，然后緊跟幾個月的海冰增長，但這種增長并未使海冰恢復到之前水平，從而導致北極海冰范圍2.0-2.0-3.0 2.0-2.0-3.0線性趨勢12點滑動平均逐月年最小值198019851990199520002005201020152020年份圖2.61979—2022年北極海冰范圍年最小值異常時間序列（橙色）、逐月海此外，北極海冰密集度和北極海冰外緣線在不同季節(jié)有著較大的區(qū)域性差異，海冰最多的月份在1—3月，最少在8—10月。相對氣候態(tài)，2022年夏季北極海冰密集度減少主要發(fā)生在常年被冰覆蓋的波弗特海、楚科奇海、東西伯利亞海、拉普捷夫海和喀拉海；冬季的海冰密集度減少則主要發(fā)生在更南邊的巴倫支海、鄂霍次2.3海冰的極端變化事件南極海冰范圍在2022年2月的減小速度要快于2017年2月，而2022年海冰范圍創(chuàng)下新低的時間也更早，較2017年提前了7天。此外，2017年海冰范圍最高點出現(xiàn)在9月底，2022年海冰范圍最大值出現(xiàn)在8月底，2022年海冰范圍見頂時間更極地氣候變化年報（2022年）2022年海冰密集度的逐月分布（陰影，%）此次出現(xiàn)的南極海冰范圍極小事件，主要原因有以下幾點，分別是海冰開始融化的時間偏早，融冰季節(jié)時間相應增加，從而增大了海冰范圍21 外，全球海洋在2021年達到創(chuàng)紀錄的高溫，南大洋次表層海溫偏高，有利于冰層變薄，從而更易于海冰破裂和融化；同期南極大陸近地面氣壓偏低，阿蒙森海低壓在2022年大部分時間都持續(xù)偏強，低壓東側的北風暖平流有利于海冰融化并限制海冰膨脹，西側的南風則有利于海冰擴散，進而將海冰推向溫暖的南大洋加速北極海冰范圍在2012年9月17日達到了自1979年以來的歷史極小值北極海冰范圍為467.4萬km2，位居第12極小值（圖2.5和圖2.6）。了海冰極小事件產生的可能原因，指出2012年9月的海冰極小事件，不僅歸因于全球變暖背景下的極其脆弱的薄海冰，還與8月活動在極地邊緣冰附近的強風暴氣旋有著密切關系；2007年9月的海冰極小事件主要與海冰變薄以及夏季北冰洋上空反氣旋環(huán)流異常導致的大氣溫度增加、相對濕度降低、云量減少、向下短波輻射增加有關。此外，海冰極小事件當年控制春季海冰增長和衰減的大氣狀態(tài)也是導致后期夏秋季海冰范圍出現(xiàn)極小值的重要因子。223.1主要溫室氣體溫室氣體指大氣中自然或人為產生的氣體成分，能夠吸收并釋放地表、大氣和云發(fā)出的長波輻射，該特性可導致溫室效應。地球大氣中的主要溫室氣體包括《京體數據中心（WDCGG）的極地站點和我國中山站監(jiān)測數據進行分析，其中南極地區(qū)共11個站，北極地區(qū)共15個站（圖3.1時間范圍是1984—2021年（目前上述溫室氣體濃度僅公布到2021年）。本節(jié)主要分（1）南極從1984年到2021年，南極大氣中的二氧化碳濃度呈逐年穩(wěn)定上升的趨勢，增長率為1.82ppm/a，總體與全球趨勢一致，平均濃度比全球平均值低2.45ppm比2020年，平均濃度上升了2.08ppm，其中中山站大氣中二氧化碳2021年平均濃度為411.6ppm，較2020年上升2.22ppm。23(b)(b)600WBRWOJBNKSGooPSA中山站ospoALT80'SCYAMCMO60os120OE180SUM●ICEOSTCTERPALSIS●80ON70'NOOARHHBA●OMAASoyoToIK120ow120ow120OE60WMBC(a)60。NBCKKOT180。CBY60。E60OE70osINU●●（數據引自TheWorldDataCentreforGreenhouseGases(WDCGG)）（b）南極：世宗大王站（韓國，KSG）、尤巴尼站（阿根廷，JBN）、帕默爾站（美國，PSA）、凱西站（澳大利亞，CYA）、莫森站（澳大利亞，MAA）、昭和站（日本，SYO）、哈雷站（英國，站（中國，ZOS）①①注：南極11站中全部監(jiān)測二氧化碳和甲烷，其中只有ARH、CYA、HBA、MAA、PSA、SPO和SYO7個站進行氧化亞氮監(jiān)測，僅有HBA、PSA、SPO和SYO4個站進行六氟24420-400-380-360-340-同樣，從1984年到2021年，南極大氣甲烷濃度呈逐年穩(wěn)定上升的趨勢，增長率為6.87ppb/a，總體與全球趨勢一致，但平均濃度比全球平均值低60.97ppb（圖3.2b）。在2021年，南極大氣中甲烷年平均濃度達到了1839.28ppb，相比 2020年，平均濃度上升了15.18ppb， 420-400-380-360-340-(a)南極中山站全球1850180017501700165019851990199520002005201020152020年份18501800175017001650 (b) 南極中山站全球19851990199520002005201020152020年份圖3.21984—2021年南極與全球二氧化碳濃度變化（a）和甲烷濃度變化（b）（其中紅線為南極平均，黑線為中山站，藍線為全球平均）（2）北極從1984年到2021年，北極大氣中二氧化碳濃度呈逐年穩(wěn)定上升的趨勢平均值1.77ppm。2021年，北極大氣中二氧化碳年平均濃度達到了417.78ppm，相比2020年，平均濃度上升了2.54ppm。25 420-e400-380360-340-同樣，從1984年到2021年，北極大氣中甲烷濃度呈逐年穩(wěn)定上升的趨勢（圖3.3b增長率為6.71ppb/a，總體與全球趨勢一致，但年平均濃度高于全球平均值78.29ppb。2021年，北極大氣中甲烷年平均濃度達到了1988.36ppb，相比 420-e400-380360-340-(a)北極瓦里關站全球20001800170019851990199520002005201020152020年份200018001700 (b) 北極瓦里關站全球19851990199520002005201020152020年份圖3.31984—2021年北極與全球二氧化碳濃度變化（a）和甲烷濃度變化（b）（其中紅線為北極月平均，黑線為中國瓦里關站月平均，藍線為全球月平均）（1）南極目前南極開展氧化亞氮觀測的7個站年平均氧化亞氮濃度由1997年的312.05ppb升高至2021年的333.27ppb，年增長率為0.40ppb/a至1.54ppb/a不等，平均上升1.51ppb。我國中山站自2008年開始氧化亞氮觀測，總體趨勢與南極平均狀26況一致，但年際和多年平均升高幅度均略大于南極平均狀況，2008—2021年平均8-7-5-4-3353303253208-7-5-4-(a)南極中山站全球199520002005201020152020年份1995(b)南極哈雷站帕默站南極極點站昭和基地站20002005201020152020年份圖3.4南極氧化亞氮（1992—2021年a）和六氟化硫（1997—2021年b）平均濃度（中藍線為全球平均，黑點為中山站，紅線為南極平均；濃度基于月均值計算)1997—2021年，南極進行大氣中六氟化硫濃度觀測的4個站點年平均濃度全部呈顯著上升趨勢（圖3.4b年平均濃度由1997年的3.83ppt升高至2021年的10.40ppt，增長了近2.7倍，年增長率也呈逐年放大趨勢，由0.19ppt/a增大到0.36ppt/a，平均增長率約0.27ppt/a。2021年南極4站六氟化硫年平均濃度為（2）北極目前北極地區(qū)有8個全球大氣本底站開展氧化亞氮觀測，這8個站的平均氧化亞氮濃度由1993年的313.31ppb升高至2021年的334.75ppb，年增長率為27 987654335330325987654(a)北極瓦里關站全球199520002005201020152020年份1995(b)北極瓦里關站20002005201020152020年份圖3.5北極地區(qū)氧化亞氮（1992—2021年a）和六氟化硫（1997—2021年b）平均濃度（中紅線為北極平均，藍線為全球平均，黑點為我國瓦里關站年平均數據）北極地區(qū)進行六氟化硫觀測的7個站點的平均濃度由1997年的4.22ppt升高至2021年的10.86ppt，增長了近2.6倍。年際升高幅度也呈逐年增大的趨勢，由3.2臭氧總量衛(wèi)星觀測大氣臭氧總量始于20世紀70年代，本節(jié)采用多種不同時期的衛(wèi)星資料對極地臭氧變化進行了分析。其中，1979—1992年的數據來自美國云雨-7號28測器，1993—1994年和1996年至2004年10月的數據均分別來自流星-3號和地球探測衛(wèi)星上的TOMS探測器，從2004年11月到2016年6月的數據來自極光號衛(wèi)星上的臭氧總量監(jiān)測探測器（OzoneMonitorInstrumt,OMI2016年7月以來的數據來自美國-索米國家極地軌道伙伴衛(wèi)星（NationalPolar-orbitingPartnership,SuomiNPP）上的繪制臭氧總量和廓線（OzoneMapperPro?lerSuite,OMPS）探南極極夜期間，南極平流層形成極地渦旋（PolarVortex，簡稱極渦極渦內部的極地平流層云（PolarStratosphericClouds）的云滴上在低溫環(huán)境下發(fā)生了非均相化學反應，反應中來自人為排放并駐存在平流層中氟利昂、哈龍中的氯和溴分別以極易光解的HOCl、Cl2、HOBr和Br2等形式被產生出來并在無光照的環(huán)境下儲存起來，等到春季太陽出現(xiàn)時它們