摘要
南极近海冰碛——冬季海冰覆盖的大开口——被认为是由对流混合的深海热量快速通风所维持的。这些罕见的现象可能改变深海的性质和环流，但它们的形成机制尚不清楚。在这里，我们证明了同时存在的上层海洋预适应和气象扰动是导致南大洋威德尔海地区多礁现象出现的原因。2016年和2017年，在莫德隆起海山附近形成了自1976年以来最大的多礁湖，在此期间收集的自主剖面浮标观测显示，多礁湖是由严重风暴的通过引发和调节的，强烈的热量损失导致了其中的深度倾覆。风力驱动的创纪录强度上升流削弱了海洋上层的盐层分层，从而有利于2016年和2017年的不稳定。我们表明，以前的威德尔多尼亚可能是在类似的异常条件下发展起来的，这与南半球气候变率的模式有关，预计人为气候变化会加强。
这是订阅内容的预览，通过你所在的机构访问
相关的文章
引用本文的开放获取文章。
2016-2021年南大洋在推动南极海冰范围负异常中的相对作用
通讯地球与环境开放获取11月30日
南极洲Dronning Maud陆地上海景的科学知识综述
极地生物学开放获取2022年8月29日
碳储量在南极洲周围变化
自然通讯开放获取2022年6月14日
访问选项
订阅《自然》+
立即在线访问《自然》和其他55种《自然》杂志
29.99美元
每月
订阅期刊
获得1年的完整期刊访问权限
199.00美元
每期仅需3.90美元
所有价格均为净价格。
增值税稍后将在结帐时添加。
税务计算将在结账时完成。
买条
在ReadCube上获得时间限制或全文访问。
32.00美元
所有价格均为净价格。
数据可用性
本文中分析的数据都是公开的，除了UW校准O的更新2软件包，描述如下:
海洋水深测量数据来自ETOPO1弧分全球地形起伏模型114在https://doi.org/10.7289/V5C8276M(2017年2月访问)。
1972-1977年期间的海冰浓度数据来自NSIDC Nimbus-5 ESMR v1产品53在https://doi.org/10.5067/W2PKTWMTY0TP(2017年2月访问);1978年至2017年，来自合并后的NASA戈达德v3产品54在https://doi.org/10.7265/N59P2ZTG(2018年10月访问);2018年1月至2019年2月的NOAA/NSIDC近实时CDR v1产品56在https://doi.org/10.7265/N5FF3QJ6(2019年2月访问);2002-2019年不莱梅大学ASI AMSR-E和AMSR2 v5产品57，58在https://seaice.uni-bremen.de/sea-ice-concentration/(2019年2月访问)。
剖面浮子温度和盐度的测量是通过US-GODAE GDAC获得的70在http://www.usgodae.org/ftp/outgoing/argo(2018年10月访问)。浮子5904468和5904471的溶解氧测量数据来自SOCCOM质量控制档案74在https://doi.org/10.6075/J02J6968(访问2019年1月)和浮子5903616从UW校准O2包,v1.175在http://runt.ocean.washington.edu/o2(2016年8月访问)，R. Drucker提供了最新的溶解氧剖面(个人通信，2017年8月)。
船上和象海豹的温度和盐度测量数据来自2018年世界海洋数据库预发布772018年8月新增http://www.nodc.noaa.gov/OC5/SELECT/dbsearch/dbsearch.html(2018年10月访问)。
网格化海洋气候温度场由2018年WAGHC获得91在http://icdc.cen.uni-hamburg.de/1/daten/ocean/waghc(2018年1月访问)。
SAM每月指数98是1972-2019年期间在http://legacy.bas.ac.uk/met/gjma/sam.html(2019年2月访问)。
月和日ERA-I大气再分析场99是使用Python MARS API获得的1979-2018年期间的数据，描述在https://confluence.ecmwf.int/display/WEBAPI/(2019年2月访问)。
莫德皇后地压力记录(见方法“气象站记录”部分)从READER档案中获得110在http://legacy.bas.ac.uk/met/READER(访问2019年2月)和NOAA-NCEI ISD111在http://www.ncdc.noaa.gov/isd(2019年2月访问)。
代码的可用性
用于生成本文中数字的分析脚本可在以下网站获得https://github.com/ethan-campbell．
参考文献
莫德隆起以西的南极深层对流。期刊。Oceanogr．8， 600-612(1978)。
马丁森，D. G.，基尔沃斯，P. D.和戈登，A. L.威德尔波尼亚的对流模式。期刊。Oceanogr．11， 466-488(1981)。
南大洋冬季混合层和海冰的演化:开阔海洋深水地层和通风。j .地球物理学。Res．95， 11641-11654(1990)。
zowski, H.， Hallberg, R. & Sarmiento, J. L.在GFDL CM2G耦合气候模式中Weddell polynyas后的深海变暖和盐碱化。期刊。Oceanogr．45， 2755-2772(2015)。
Martin, T.， Park, W. & Latif, M. Kiel气候模式中由南大洋对流控制的多世纪变率。爬。直流发电机．40， 2005-2022(2013)。
千为贵，朴祐贵，Toggweiler, J. R. & Lee, S.-K. The relationship of Weddell Polynya and open-ocean deep convection to the Southern Hemisphere westerlies.期刊。Oceanogr．44， 694-713(2014)。
Heuzé， C.， Ridley, J. K, Calvert, D.， Stevens, D. P. & Heywood, K. J.增加垂直混合以减少NEMO3.4中的南大洋深对流。Geosci。模型开发．8， 3119-3130(2015)。
贝伦斯等人。全球气候模式中的南大洋深对流:年代际时间尺度上亚极环流和德雷克通道输送变化的驱动因素。j .地球物理学。海洋》121， 3905-3925(2016)。
佩德罗，j.b.等。南大洋深层对流是南极变暖事件的驱动因素。地球物理学。卷．43， 2192-2199(2016)。
张丽玲，戴华，杨旭，杨晓明。南大洋对流的自然变率对观测到的气候趋势的驱动作用。Nat,爬。改变9， 59-65(2019)。
Bernardello, R.， Marinov, I.， Palter, J. B.， Galbraith, E. D. & Sarmiento, J. L.威德尔海深对流对气候模式中自然和人为碳的影响。地球物理学。卷．41， 7262-7269(2014)。
雷斯普兰迪，Séférian, R. & Bopp, L. CO的自然变异2和O2通量:我们能从长达几个世纪的气候模型模拟中学到什么?j .地球物理学。海洋》120， 384-404(2015)。
Moore, G. W. K.， Alverson, K. & Renfrew, i.a.重建与威德尔波尼亚有关的海气相互作用。期刊。Oceanogr．32， 1685-1698(2002)。
韦杰，W.等人。高分辨率气候模式中开放海洋波尼亚的局地大气响应。j .爬．30.， 1629-1641(2017)。
Cabré， A.， Marinov, I. & Gnanadesikan, A.南大洋对流驱动的全球大气遥相关和多年代际气候振荡。j .爬．30.， 8107-8126(2017)。
安布拉斯，D. & Dowdeswell, J. A.地理对高密度陆架水从南极大陆斜坡倾泻而下的影响。地球科学。牧师．185， 887-900(2018)。
史密斯，J. A.希伦布兰德，c . d .。，Pudsey, C. J., Allen, C. S. & Graham, A. G. C. The presence of polynyas in the Weddell Sea during the Last Glacial Period with implications for the reconstruction of sea-ice limits and ice sheet history.地球的星球。科学。列托语．296， 287-298(2010)。
Broecker, W. S.， Sutherland, S. & Peng t.h .。20世纪南大洋深水形成可能放缓。科学286， 1132-1135(1999)。
de Lavergne, C.， Palter, J. B.， Galbraith, E. D.， Bernardello, R. & Marinov, I.人为气候变化下南大洋深对流的停止。Nat,爬。改变4， 278-282(2014)。
Heuzé， C.， Heywood, K. J. Stevens, D. P. & Ridley, J. K.南大洋底水特征CMIP5模式。地球物理学。卷．40， 1409-1414(2013)。
Kjellsson, J.等人。南极洲威德尔海和罗斯海对垂直混合和淡水强迫的模式敏感性。海洋模型．94， 141-152(2015)。
Reintges, A.， Martin, T.， Latif, M. & Park, W. CMIP5模式和Kiel气候模式中南大洋深对流变率的物理控制。地球物理学。卷．44， 6951-6958(2017)。
科米索，J. C.和戈登，A. L.宇航员海和莫德隆起上反复出现的多尼娅。j .地球物理学。Res．92， 2819-2833(1987)。
威德尔波尼亚的微波观测。我的财富。牧师．108， 2032-2044(1980)。
林德赛，霍兰德，D. M. &伍德盖特，R. A.在莫德隆起海山观测到的低冰浓度晕。地球物理学。卷．31， l13302(2004)。
斯瓦特，S.等人。莫德隆起波尼亚的回归:气候石蕊还是海冰异常?[在《2017年气候状况》中]。公牛。点。Meteorol。Soc．99， s188-s189(2018)。
王，G.等。2016年南极海冰创历史新低的热带和平流层强迫加剧。Nat。Commun．10， 13(2019)。
Meehl, G. A.等。持续的海洋变化导致了2016年底南极海冰的突然退缩。Nat。Commun．10， 14(2019)。
戈登，A. L. & Huber, B. A.南大洋冬季混合层。j .地球物理学。Res．95， 11655-11672(1990)。
解释威德尔波利亚——莫德隆起的大型海洋涡流棚。科学292， 1697-1700(2001)。
德斯图尔，L.，霍兰德，D. M.， Muench, R. D. & McPhee, M. G.莫德隆起周围的温水“光环”:性质、动力学和影响。深海保护区。第一部分54， 871-896(2007)。
Kurtakoti, P.， Veneziani, M.， Stössel, a . & Weijer, W.在高分辨率地球系统模型中Maud Rise polynyas的预处理和形成。j .爬．31， 9659-9678(2018)。
Wilson, E. A.， Riser, S. C.， Campbell, E. C. & Wong, A. P. S.在被冰覆盖的南大洋的冬季上层海洋稳定性和冰-海洋反馈。期刊。Oceanogr．49， 1099-1117(2019)。
Martinson, d.g. & Iannuzzi, r.a. in南极海冰:物理过程、相互作用和变化(南极研究系列)第74卷(Jeffries主编)243-271(美国地球物理联合会，1998)。
Timmermann, R, Lemke, P. & Kottmeier, C.威德尔海波尼亚的形成和维持。期刊。Oceanogr．29， 1251-1264(1999)。
莫德隆起被冰覆盖的上层海洋的边际温压稳定性。期刊。Oceanogr．30.， 2710-2722(2000)。
Itkin, P.等人。薄冰和风暴:浮标阵列在N-ICE2015期间部署的海冰变形。j .地球物理学。海洋》122， 4661-4674(2017)。
麦克菲，m.g.等。南极区通量实验。公牛。点。Meteorol。Soc．77， 1221-1232(1996)。
Våge, K.等。2007-2008年冬季北大西洋次极地深对流的惊人回归。Nat。Geosci．2， 67-72(2009)。
测试者P.等。2012-2013年冬季地中海西北部深对流的多尺度观测j .地球物理学。海洋》123， 1745-1776(2018)。
元井，T.，小野，N. & Wakatsuchi, M. 1974年威德尔波利亚形成的机制。期刊。Oceanogr．17， 2241-2247(1987)。
世界海洋水域的深海特征。深海生物A30.， 805-833(1983)。
朱利安，L.等人。威德尔环流对全球翻转环流下肢的贡献。j .地球物理学。海洋》119， 3357-3377(2014)。
汤普森，D. W. J.等。南极臭氧空洞在南半球地表气候变化中的特征。Nat。Geosci．4， 741-749(2011)。
Fogt, R. L.， Wovrosh, A. J.， Langen, R. A. & Simmonds, I.阿蒙森-别林斯高森低海的特征变率及其与潜在天气活动的联系。j .地球物理学。研究大气压．117， d07111(2012)。
千，W. G.等。用海洋-海冰耦合模式和再分析表面通量场复制20世纪70年代的威德尔波利尼亚。地球物理学。卷．42， 5411-5418(2015)。
高登，A. L.，维斯贝克，M. &科米索，J. C.威德尔波尼亚与南方环状模之间的可能联系。j .爬．20.， 2558-2571(2007)。
杜福尔，c.o.等人。海洋中尺度和浓水溢流对威德尔海多礁的预处理。j .爬．30.， 7719-7737(2017)。
李志刚，李志刚，李志刚。大气CO中的极地海洋和冰川旋回2浓度。自然466， 47-55(2010)。
张爱康美，郭艳，夏欣。全球变暖下CMIP5多模式综合预报风暴轨迹变化。j .地球物理学。研究大气压．117， d23118(2012)。
Muench, R. D.等人。莫德·瑞斯再次回顾。j .地球物理学。Res．106， 2423-2440(2001)。
Meier, W. N, Gallaher, D. & Campbell, G. G.根据恢复的光轮一号卫星图像对1964年9月北极和南极海冰范围的新估计。冰冻圈7， 699-705(2013)。
潘金森，柯密索，郑志刚，郑志刚。Nimbus-5 ESMR极地网格海冰浓度1节https://doi.org/10.5067/W2PKTWMTY0TP(国家冰雪数据中心，2004)。
Meier, W. N.等。NOAA/NSIDC被动微波海冰浓度的气候数据记录v.3https://doi.org/10.7265/N59P2ZTG(国家冰雪数据中心，2017)。
Meier, W. N.， Peng, G.， Scott, D. J. & Savoie, M. H.新的NOAA/NSIDC被动微波海冰浓度气候记录的验证。极地Res．33，https://doi.org/10.3402/polar.v33.21004(2014)。
梅耶，费特勒，冯。温那格尔，a。K。被动微波海冰浓度的近实时NOAA/NSIDC气候数据记录1节https://doi.org/10.7265/N5FF3QJ6(国家冰雪数据中心，2017)。
斯普林，G. Kaleschke, L. & Heygster, G.利用AMSR-E 89-GHz信道进行海冰遥感。j .地球物理学。海洋》113， 1-14(2008)。
Beitsch, A, Kaleschke, L. & Kern, S.在2013年2月波弗特海断裂事件期间调查高分辨率AMSR2海冰浓度。远程Sens．6， 3841-3856(2014)。
JCOMM海冰专家小组。海冰命名法．WMO第259号(世界气象组织，2014)。
科米索，J. C.，卡瓦列里，D. J.，帕金森，C. L. & Gloersen, P.海冰浓度的被动微波算法:两种技术的比较。遥感，环境．60， 357-384(1997)。
科米索，J. C.和斯特芬，K.从卫星数据研究南极海冰浓度及其应用。j .地球物理学。海洋》106， 31361-31385(2001)。
科米索，J. C.和戈登，A. L.宇航员波尼亚在南大洋:结构和变异性。j .地球物理学。海洋》101， 18297-18313(1996)。
阿贝特，T. E.林奇，A. H. &贝利，D. A.宇航员海天气强迫与波尼亚形成的关系:1。冰湖气候学。j .地球物理学。Res．109， c04022(2004)。
戈登，A. L. in爱思唯尔海洋学系列:海洋中的深层对流和深水形成第57卷(编)朱，P. C. & Gascard, j . C.) 17-35 (Elsevier, 1991)。
维内加斯，s.a.和德林克沃特，m.r.南极洲威德尔海的海冰、大气和上层海洋变率。j .地球物理学。Res．106， 16747-16765(2001)。
立克，s.c.等。全球阿尔戈阵列15年的海洋观测。Nat,爬。改变6， 145-153(2016)。
立克，S. C，斯威夫特，D. & Drucker, R. SOCCOM的剖面浮标:研究南大洋的技术能力。j .地球物理学。海洋》123， 4055-4073(2018)。
Klatt, O.， Boebel, O. & Fahrbach, E.一个剖面浮车的冰感。j .大气压。海洋。抛光工艺．24， 1301-1308(2007)。
黄，A. P. S. &立克，S. C.南极威尔克斯陆地海岸海冰下上层海洋的剖面浮标观测。期刊。Oceanogr．41， 1102-1115(2011)。
Carval, T.等人。Argo用户手册v. 3.2 (Argo, 2017)。
张伯伦等。用剖面浮子观测被冰覆盖的威德尔环流:位置不确定性和相关统计。j .地球物理学。海洋》123， 8383-8410(2018)。
梅雷迪思，m.p.等人。南大洋威德尔-斯科舍汇流内的环流、保留和水的混合:分层泰勒柱的作用。j .地球物理学。海洋》120， 547-562(2015)。
塔利，L. D.等。南大洋生物地球化学浮子部署战略，以格林威治子午线为例(GO-SHIP A12)。j .地球物理学。海洋》124， 403-431(2019)。
约翰逊，K. S.等。南大洋碳和气候观测与模拟(SOCCOM)浮子数据档案-快照2018-12-31，https://doi.org/10.6075/J02J6968(加州大学圣地亚哥分校，2019年)。
Drucker, R. & Riser, s.c.在剖面浮子上氧光电器件的原位相位域校准。方法Oceanogr．17， 296-318(2016)。
约翰逊，K. S.等。SOCCOM剖面浮子阵列中的生物地球化学传感器性能。j .地球物理学。海洋》122， 6416-6436(2017)。
博耶，t.p.等人。世界海洋数据库2018。NOAA Atlas NESDIS 87 (NOAA, 2018)。
Roquet, F.等人。用象海豹测量仪器获得的南印度洋水文剖面数据库。科学。数据1， 140028(2014)。
Boehme, L.等人。动物携带的ctd卫星中继数据记录器用于实时海洋数据收集。海洋科学．5， 685-695(2009)。
西格尔曼等人。动物携带仪器高分辨率和低分辨率CTD数据的校正和准确性。j .大气压。海洋。抛光工艺．36， 745-760(2019)。
de Boyer Montégut, C.， Madec, G.， Fischer, a.s, Lazar, a . & Iudicone, D.全球海洋上的混合层深度:剖面数据和基于剖面的气候学的检查。j .地球物理学。Res．109， c12003(2004)。
Dong, S.， Sprintall, J.， Gille, S. T. & Talley, L. Argo浮子剖面的南大洋混合层深度。j .地球物理学。Res．113， c06013(2008)。
马歇尔，J. &肖特，F.开阔海洋对流:观测，理论和模型。启“．37， 1-64(1999)。
Margirier, F.等人。从滑翔机收集的高分辨率原位数据对地中海西北部与海洋深对流相关的对流羽状物的描述。j .地球物理学。海洋》122， 9814-9826(2017)。
Haumann, F. A.， Gruber, N.， Münnich, M.， Frenger, I. & Kern, S.海冰运输驱动南大洋盐度及其近期趋势。自然537， 89-92(2016)。
Charrassin J.-B。et al。海象揭示的南大洋锋面结构和海冰形成速率。国家科学院学报美国105， 11634-11639(2008)。
贝利，D. A.莱茵斯，P. B. & Häkkinen, S.北大西洋深水在北极-北大西洋耦合冰-洋模式中的形成和路径。爬。直流发电机．25， 497-516(2005)。
frjka - williams, E. Rhines, P. B. & Eriksen, C. C.拉布拉多海深对流期间的水平分层。期刊。Oceanogr．44， 220-228(2014)。
佩利希罗，V.， Sallée, J.-B。，Schmidtko, S., Roquet, F. & Charrassin, J.-B. The ocean mixed layer under Southern Ocean sea-ice: seasonal cycle and forcing.j .地球物理学。海洋》122， 1608-1633(2017)。
塔利，L. D.，皮卡德，G. L.，埃默里，W. J. &斯威夫特，J. H.。描述物理海洋学简介第7章，187-222 (Elsevier, 2011)。
世界海洋环流实验——阿尔戈全球水文气候学。海洋科学．14， 1127-1146(2018)。
法赫巴赫，E.等人。在年代际时间尺度上沿着格林尼治子午线的深海水团变暖:作为热缓冲的威德尔环流。深海保护区第二部分58， 2509-2523(2011)。
Ryan, S.， Schröder, M.， Huhn, O. & Timmermann, R.关于威德尔环流东部边界的暖流。深海保护区。第一部分107， 70-81(2016)。
沿着格林尼治子午线的威德尔海深水变暖:1977-2001。深海保护区。第一部分52， 241-258(2005)。
Fahrbach, E.， Hoppema, M.， Rohardt, G.， Schröder, M. & Wisotzki, A.深水变化的原因:对L.H. Smedsrud论文《威德尔海沿格林威治子午线的深水变暖:1977-2001》的评论。深海保护区。第一部分53， 574-577(2006)。
戈登，A. L.威德尔，深水变率。J. Mar. Res．40， 199-217(1982)。
Zanowski, H. & Hallberg, R. Weddell深海波利亚输运机制。期刊。Oceanogr．47， 2907-2925(2017)。
来自观测和再分析的南方环状模式的趋势。j .爬．16， 4134-4143(2003)。
Dee, D. P.等。era -中期再分析:数据同化系统的配置和性能。Q. J. R. meteol。Soc．137， 553-597(2011)。
苏门答腊，H.等。北极冰漂移产品的相互比较，以推断不确定性估计。j .地球物理学。海洋》119， 4887-4921(2014)。
马丁森，D. G. & Wamser, C.冬季南极浮冰的冰漂移和动量交换。j .地球物理学。Res．95， 1741-1755(1990)。
王志军，孙斌，李波，刘昌。气旋诱发的南极海冰极端条件的快速形成。科学。代表．4， 5317(2015)。
威德尔海冰运动的大气和海洋强迫。j .地球物理学。海洋》101， 20809-20824(1996)。
费尔尔，C. W.，布拉德利，E. F.，罗杰斯，D. P.，埃德森，J. B. & Young, G. S.热带海洋-全球大气耦合-海洋大气响应实验中空气-海洋通量的体积参数化。j .地球物理学。海洋》101， 3747-3764(1996)。
Renfrew, I. A.， Moore, G. W. K.， Guest, P. S. & Bumke, K.拉布拉多海表层和表层湍流通量观测与ECMWF分析和NCEP再分析的比较。期刊。Oceanogr．32， 383-400(2002)。
郭国强，郭国强。南极海冰漂移的风驱动趋势。Nat。Geosci．5， 872-875(2012)。
Jullion, L.， Jones, s.c .， Naveira Garabato, a.c. & Meredith, m.p.威德尔海南极底水的风控输出。地球物理学。卷．37， l09609(2010)。
梅杰斯，A. J. S.等。风力驱动出口威德尔海坡水。j .地球物理学。海洋》121， 7530-7546(2016)。
阿米蒂奇，t.w.k，郭，R，汤普森，A. F. &坎宁安，G.南大洋的动态地形和海平面异常:变率和遥相关。j .地球物理学。海洋》123， 613-630(2018)。
特纳，J.等。SCAR READER项目:建立一个高质量的平均南极气象观测数据数据库。j .爬．17， 2890-2898(2004)。
Smith, A.， Lott, N. & Vose, R.综合地表数据库:最新进展和合作伙伴。公牛。点。Meteorol。Soc．92， 704-708(2011)。
Bracegirdle, T. J.阿蒙森海的气候学和最近西风的增加是由六次再分析得出的。Int。j . Climatol．33， 843-851(2013)。
袁晓霞，李春。南大洋中纬度气旋的卫星统计:1。散射计导出的压力场和风暴跟踪。j .地球物理学。Res．114， d04105(2009)。
阿曼特，C. &埃金斯，B. W.。ETOPO1弧分全球地形起伏模型:程序、数据来源和分析。NOAA技术备忘录NESDIS NGDC-24(国家地球物理数据中心，2009)https://doi.org/10.7289/V5C8276M．
确认
我们感谢A. Wong, R. Drucker, J. Plant, T. Maurer和K. Johnson在浮子数据校准方面的协助，以及所有其他参与浮子和传感器设计、建造、校准和部署的人员的贡献。南大洋碳和气候观测与建模(SOCCOM)项目收集并免费提供数据，该项目由美国国家科学基金会极地项目部门(NSF PLR-1425989)资助，由美国宇航局、国际Argo计划和NOAA项目提供补充。阿尔戈计划是全球海洋观测系统的一部分。E.C.C.感谢华盛顿大学(UW)气候变化项目、ARCS基金会和美国国防部通过国防科学与工程研究生(NDSEG)奖学金计划提供的资金。e.a.w.， S.C.R.， M.R.M.和L.D.T.承认NSF PLR-1425989和S.C.R.来自NOAA NA15OAR4320063的资助。G.W.K.M.感谢加拿大富布赖特基金会、华盛顿大学杰克逊国际研究学院以及加拿大自然科学与工程研究委员会的支持。C.E.B.获得了斯克里普斯本科生研究奖学金(SURF)项目的支持。
作者信息
作者及隶属关系
贡献
E.A.W.和S.C.R.构思了这项研究，E.C.C.写了最初的手稿。E.C.C.和E.A.W.分析了水文数据，并与G.W.K.M.一起分析了海冰和再分析数据。S.C.R.领导浮子的设计和建造，并与L.D.T.一起协调SOCCOM浮子的部署。所有作者都解释了结果，并为最终的手稿提供了输入。
相应的作者
道德声明
相互竞争的利益
作者声明没有利益竞争。
额外的信息
出版商的注意:施普林格自然对出版的地图和机构从属关系中的管辖权主张保持中立。
扩展的数据图形和表格
图2 2016年波尼亚期间海冰浓度。
2016年7月24日至8月17日，AMSR2-ASI在莫德隆起附近的每日SIC，包括主要的波状亚事件，随后是2016年冬末莫德隆起以南的波状亚期间AMSR2-ASI选定的SIC场(下排;注意不同的地图区域)。SOCCOM概要浮动5904471和5904468的估计位置(参见方法“水道资料”部分)以蓝色标记;圆圈标记和剖面编号表示该日期获得的水文剖面。水深测深低于3500米，以500米为间隔绘制轮廓，以突出显示莫德隆起(7月至8月图像的中心)和阿斯特丽德山脊(10月至11月图像的右下)，这是南极大陆架的延伸。
图3 2016年和2017年莫德隆起海冰浓度、气温和上层海洋性质演变
在顶部标记的是莫德隆起附近的强烈冬季风暴事件，如图所示。2(也见扩展数据图。4和方法部分“风暴识别”)。一个， 2016年和2017年NSIDC合并(实黑线)和AMSR2-ASI(虚线)Maud Rise区域(63°-67°S, 0°-10°E)的日均SIC，如图所示。2．NSIDC合并后(1978-2019)的SIC气候学显示为中位数(灰线)和25-75%的四分位数范围(IQR;灰色阴影)。注意拉伸y轴。在2016年和2017年事件期间(垂直蓝色阴影)，波尼亚范围被量化(蓝线)。b，来自ERA-I再分析的莫德隆起附近(63°-67°S, 0°-10°E范围内)的6小时2米气温(黑线)。1979-2018年的气候学显示为平均值(灰线)和IQR(灰色阴影)。c，用浮动5903616、5904468和5904471测量的2016年和2017年平均MLD的合成(黑线;看到方法部分“推导的海洋量”和“浮子时间序列的复合”)。莫德隆起地区MLD气候学(R距65°S, 3°E < 250 km)为中位数(灰线)和IQR(灰色阴影);威德尔地区东部远离莫德隆起的气候学R(浅棕色虚线和虚线分别为中位数和IQR;看到方法水文气候学部分)。d，混合层平均势温(MLT)与MLT气候学的复合，表示为c．e，由250米以上淡水异常(或“盐亏缺”)的最低观测值合成;看到方法部分“推导的海洋学量”和“浮子时间序列的复合”)和莫德隆起地区的淡水异常气候学，如图所示c．注意颠倒过来的y轴。从左到右量化的主要变化为:2016年冻结、气候融化、2016年融化、2017年1月气候异常、2017年冻结、2017年冻结与2017年波尼亚外观之间的变化。
扩展数据图4莫德隆起附近海冰损失事件与大风暴的对应关系。
一个，b，为2016年的时间序列(一个)及2017年(b)．从NSIDC合并(实心黑线)到AMSR2-ASI(虚线黑线)，莫德隆起区域(63°-67°S, 0°-10°E)的年平均日SIC显示在顶部，如图所示。2．NSIDC合并(1978-2019)的SIC气候学显示为中位数(灰线)和25-75%的四分位数范围(灰色阴影)。注意拉伸y轴。SIC的日变化显示在每年的中心，NSIDC合并的负变化突出显示(暗黄色阴影);NSIDC合并和AMSR2-ASI时间序列均使用3天右边缘运行均值滤波器进行平滑。每年的底部是ERA-I再分析得到的莫德隆起附近(63-67°S, 0-10°E范围内)的最小日海平面压力和最大日10米风速。这些最小/最大指标的平均气候值(灰色线)显示，以强调缺乏明显的季节周期。最强烈的冬季极低，如图所示。2，3.扩展数据图3.这里使用压力和风速阈值(虚线处的暗黄色阴影)来标识，汇总的“风暴天数”在顶部编号，并用垂直的黄色条标记(见方法章节“风暴识别”)。
图5 2016年波尼亚期间的风和风致海冰辐散。
来自AMSR2-ASI的50% SIC等高线(黑色)显示了2016年7月22日至8月17日玻色子的每日演变。水深小于3500米的区域以500米(浅灰色)为间隔绘制轮廓，以突出莫德隆起(中部)。ERA-I再分析的日平均10米风矢量，每五次抽样一次u-风和每一秒v-风矢量，用20米s绘制−1关键字作为参考。估计每日平均风致海冰散度(见方法部分“大气再分析”)用阴影表示，红色表示发散，蓝色表示收敛。
图8 2017年波尼亚期间海冰浓度。
2017年8月30日至12月2日，AMSR2-ASI在莫德隆起附近的SIC每隔一天播放一次。SOCCOM概要浮动5904471和5904468的估计位置用蓝色标记;在已知位置固定的无冰剖面之后，剖面浮标的位置用粉红色标记(见方法“水道资料”节)。圆圈标记和剖面编号表示该日期获得的水文剖面。水深测深低于3500米，以500米为间隔绘制轮廓，突出显示莫德隆起(中间)和阿斯特丽德山脊(右下)，这是南极大陆架的延伸。
扩展数据图9过去靠近莫德隆起的多丘、气候强迫和亚跃层温度之间的其他关系。
一个、年最大波尼亚范围(条)和波尼亚日数(红钻;看到方法节“波尼亚鉴定”)，如图所示。5．用代表越来越严格的多胞症定义的三个SIC阈值来计算最大多胞症程度:60%、50%和40%。波尼亚天数使用60%阈值进行量化。星号表示有不完整或没有SIC记录的年份。波尼亚树活动在50%阈值的年份用红色垂直阴影表示b，c，同样在d，e，但垂直阴影分隔实际的主要波尼亚事件。b， 1972-2018年莫德皇后地气象站的平均海平面压力记录(见图例和方法“气象站记录”节)。c， 1979 - 2018年ERA-I再分析的东部威德尔平均降水，在其平均值以下有阴影，表示多尼亚有利条件年份(即较低的大气-海洋淡水通量)，与图5一致。的时间序列b而且c使用以两年为中心的运行均值进行筛选，以突出较长期的波动。d， 2002年至2017年，威德尔东部地区(莫德隆起500公里以内)258米的船上、浮子和仪器密封温度观测数据每两年进行一次，表示为WAGHC网格水文气候学异常(见方法section“亚层跃层温度记录”)。误差条表示IQR的中位数和25-75%。小提琴图总结的数据分布为n> 10, 5≤时显示个别异常n≤10。时间与n< 5未被绘制。e，如d，但显示WAGHC气候学在250 - 1000 m之间的平均温度异常(见方法section“亚层跃层温度记录”)。参见扩展数据表1的趋势和意义c- - - - - -e．
权利和权限
关于本文
引用本文
坎贝尔，e.c.，威尔逊，e.a.，摩尔，G.W.K.et al。南极近海多礁与南半球气候异常有关。自然570， 319-325(2019)。https://doi.org/10.1038/s41586-019-1294-0
收到了：
接受：
发表：
发行日期：
DOI：https://doi.org/10.1038/s41586-019-1294-0
这篇文章被引用
2019年4月至5月，由于强烈和爆炸性的极地气旋，南极洲威德尔海的海冰范围创历史新低
气候与大气科学(2022)
碳储量在南极洲周围变化
自然通讯(2022)
2016-2021年南大洋在推动南极海冰范围负异常中的相对作用
通讯地球与环境(2022)
南极洲Dronning Maud陆地上海景的科学知识综述
极地生物学(2022)
近年来南极海冰的迅速减少预示着未来的变化
自然地球科学(2021)
