全球變暖正在迅速發展，產生的影響可以在世界各地感受到。氣候變化的影響在北極地區尤為顯著：自1979年開始進行衛星觀測以來，面對全球氣溫的上升，海冰已經大規模地減少了。根據最新的模擬，在2050年之前，北極地區可能在夏季持續無冰，在某些年份甚至在2030年之前。然而，在地球另一邊的南極洲，海冰似乎因為某種原因避開了全球變暖的趨勢。
自2010年以來，年度間的波動比前一時期更大。然而，除了在2016年至2019年有一個明顯的負數激增之外，自1979年以來，南極大陸周圍的長期平均海冰覆蓋率一直保持穩定。因此，可觀察到的現實與大多數科學模擬結果不一致，這些模擬結果顯示在同一時間段內海冰大量流失。
來自亥姆霍茲極地和海洋研究中心阿爾弗雷德-魏格納研究所的第一作者Thomas Rackow說：”這個所謂的南極海冰悖論已經困擾了科學界一段時間了。目前的模型還不能正確描述南極海冰的行為；似乎缺少一些關鍵因素。這也解釋了為什麼政府間氣候變化專門委員會（IPCC）得出結論，基於模型的未來南極海冰預測的信心水平很低。相比之下，新模型在北極地區已經非常可靠，IPCC對其預測賦予了很高的信心水平。通過我們的研究，我們現在提供了一個基礎，可以使南極洲海冰的未來預測更加可靠。”
在研究過程中，該團隊應用了AWI氣候模型（AWI-CM）。與其他氣候模型不同，AWI-CM允許對某些關鍵區域如南大洋進行更詳細的模擬–或者換句話說，以”高分辨率”。因此，由直徑為10至20公里的較小的海洋渦流引起的海洋混合過程也可以直接包括在內。
“我們在模擬中使用了廣泛的配置。在這個過程中，很明顯，只有那些對環繞南極的南大洋進行高分辨率描述的模擬產生了與我們在現實中看到的相似的延遲海冰損失，”Rackow說。”當我們把模型擴展到未來時，即使在非常不利的溫室氣體影響情況下，南極洲的海冰覆蓋面在本世紀中葉之前仍然基本穩定。在那之後，海冰退縮得相當快，就像北極海冰幾十年來一直在演變那樣。”
因此，AWI的研究為南極海冰的行為不跟隨全球變暖趨勢提供了一個潛在的解釋：海冰覆蓋的矛盾穩定性可能有多種原因。正在討論的理論是，來自南極的額外融水通過屏蔽冷的表層水與較暖的深層水，穩定了水柱，從而也穩定了冰。根據另一種理論，主要的嫌疑人是吹在南極周圍的西風，在氣候變化下，這些西風一直在加強。這些風基本上可以像薄薄的比薩餅麵糰一樣將冰塊鋪開，使其覆蓋更大的面積。在這種情況下，冰量可能已經在下降，而被冰覆蓋的區域會給人一種穩定的假象。
AWI的研究工作現在將海洋漩渦帶入焦點。這些漩渦在抑制和延緩氣候變化對南大洋的影響方面起着決定性的作用，使海洋能夠將從大氣中吸收的額外熱量向北輸送到赤道。這種向北的熱量輸送與海洋上層約1000米的翻轉環流密切相關，在南大洋，翻轉環流一方面由風驅動，另一方面也受到渦流的影響。雖然由於更強的西風，環流的北向成分正在增長，但低分辨率氣候模型中的簡化渦流似乎常常通過向南極洲的南向成分來過度補償這一因素；高分辨率模型中明確模擬的渦流表現出更中性的行為。綜上所述，在高分辨率模型中可以看到熱傳輸中更明顯的向北的變化。因此，南極周圍的海洋變暖更慢，冰蓋保持穩定的時間更長。
我們的研究支持這樣一個假設，即只要氣候模型和南極海冰的預測能夠真實地模擬高分辨率的海洋，並配有渦流，它們就會可靠得多。由於并行超級計算機的性能不斷提高，以及新的、更有效的模型，下一代氣候模型應該使這成為一項常規任務。