气候模式中的海冰趋势仅在存在偏差的全球变暖模拟中才准确

观测表明，北极海冰覆盖正在迅速退缩，而南极海冰覆盖则在稳步扩张。相比之下，最先进的气候模式通常模拟出北极和南极海冰覆盖均出现中等程度的减少。然而，在每个半球，都有一小部分模式模拟的海冰趋势与观测结果相似。基于此，近期一些研究提出，当考虑模拟的内部气候变率时，模式在每个半球都与观测结果一致。本文利用耦合模式比较计划第五阶段（CMIP5）和地球系统模式大集合（CESM-LE）的模拟结果，研究了1979–2013年间的海冰变化，并借鉴了先前工作中发现的气候模式中全球平均地表温度与海冰范围之间存在密切关系。我们发现，所有模拟1979–2013年北极海冰退缩速度与观测值相当的模拟，其在这一时期的全球变暖程度都远高于观测值。通过使用两种独立方法，估算每个模拟在两个集合中在观测到的全球变暖水平下会发生的海冰退缩，我们发现模拟的北极海冰退缩速度与观测值相当的情况发生概率小于1%。这意味着这些模式与观测结果并不一致。在南极，我们发现模拟的海冰扩张速度与观测值相当通常对应着过低的全球变暖程度，尽管这些结果更具不确定性。我们表明，正因如此，这些模拟未能捕捉到观测到的北极与南极海冰趋势之间的不对称性。这表明，模式可能在两个极地地区都因错误的原因而得到了正确的海冰趋势。