近日，中山大學教授程曉領銜的國際團隊創新性地聯合冰面融雪物理過程模型與機器學習模型，成功構建兩極冰蓋融化量遙感反演算法，并揭示了兩極冰蓋融水劇增關鍵推手。相關成果發表于《自然-氣候變化》（Nature Climate Change）。
格陵蘭冰蓋融化劇增的氣候驅動。研究團隊供圖，下同
全球變暖背景下兩極冰蓋正以前所未有的速度消融。格陵蘭冰蓋表面融水直接匯入海洋，成為導致全球海平面加速上升的主要原因。南極冰蓋表面融水則可能深入冰架裂隙，誘發“水力壓裂”，導致冰架發生災難性崩解（如拉森B冰架），從而使內陸冰體加速入海。過去30年，冰蓋物質損失速率已比1990年代初增長三倍以上。然而，受限于極地惡劣環境和實地觀測資料的稀缺，科學家只能依賴區域氣候模型進行大尺度、長時序的冰蓋融水體積估算，缺乏直接觀測驗證，其準確性存疑。
針對上述問題，程曉領銜的國際團隊在國家自然科學基金等項目的資助下，結合星載微波輻射計數據與冰蓋自動氣象站觀測數據，創新聯合冰面融雪物理過程模型與機器學習模型，成功構建兩極冰蓋融化量遙感反演算法。結果顯示，衛星遙感融化量估算精度遠超區域氣候模型。基于此，團隊生產了1992-2022/2023年間格陵蘭與南極冰蓋逐日融水體積數據集，實現對兩極冰蓋整體融化狀態的長時序評估。
秦嶺站附近南森冰架大范圍融化（2022年1月27日無人機航拍影像）。
衛星監測表明，1992-2022年間，格陵蘭冰蓋年均融水體積達598±101 Gt，且以每年4.5±3.9 Gt的速度顯著增加，西部流域是融化加劇核心區。負相位北大西洋濤動下，巴芬灣溫暖海洋氣流向內陸輸送，致格陵蘭西部下行長波輻射增強、表面融化增加，北大西洋濤動與夏季北極海冰范圍共同解釋58%的格陵蘭融水體積變化，量化了極地核心熱點間的緊密聯系。
同時，東南極融水體積貢獻占比從1992-2000年的26%躍升至2000-2023年的45%，成南極最大融水來源區。研究發現，東南極極端融化年份多伴隨負相位南半球環狀模，且與臭氧總量指數顯著正相關。2000年后南半球環狀模增強趨勢停滯，與《蒙特利爾議定書》推動的臭氧恢復（致南極平流層變暖）有關。2018-2019年南極臭氧空洞恢復至近30年最小范圍，東南極融水體積達歷史最高值。
“我們通過觀測量化了北極海冰減少對格陵蘭冰蓋西部消融的放大作用，將北極冰-海-氣系統的變化緊密關聯。”論文通訊作者程曉表示，該研究提供基于衛星實測的長時序兩極冰蓋融水體積數據集，填補極地冰蓋關鍵觀測空白，量化北極海冰減少對格陵蘭冰蓋西部消融的放大作用，凸顯地球系統響應的復雜性。
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41558-025-02364-4
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