近日，中国科学院海洋研究所海洋热力学过程与气候变化研究组联合中国极地研究中心、中国海洋大学等多个科研团队，在北极海冰衰退机制研究方面取得系列重要进展，系统揭示了气候变暖背景下海冰消融与补充过程的关键驱动因素及其区域气候关联。相关成果已发表于Communications Earth & Environment, npj Climate and Atmospheric Science, Environmental Research Letters, JGR-Atmospheres, Journal of Climate等国际期刊。

研究团队基于2000~2023年卫星观测资料，首次系统量化了北极多年冰（MYI）面积变化中各贡献机制的相对作用，包括输出、融化、变形及补充过程（图1和2）。结果表明，多年冰的净损失主要归因于2005~2007年持续的补充不足，而近年来融化与变形过程的加剧则使其维持在低覆盖状态。在大气环流方面，偶极子异常（DA）和北大西洋涛动（NAO）是调控多年冰变化的关键模态，而北极涛动（AO）的影响不显著（Hu et al., 2026，JGR-A）。

图1 北极多年冰补给异常时期对应的夏季海平面气压及500hPa位势高度异常

图2 北冰洋太平洋扇区出现大范围多年冰融化消失现象

研究还发现，北极多年冰的补充区域呈现显著的极向扩张趋势（图3），这一变化主要受西伯利亚高压与北美低压配置驱动的大尺度大气环流调控。同时，中央北极海冰厚度下降、弗拉姆海峡海冰输出减少，以及夏季融化条件对多年冰补充影响的日益增强，均表明海冰对气候变暖的脆弱性高于以往认知（Bi et al., 2026， ERL）。在太平洋北极区，冬季多年冰面积正加速减少，该区域已由多年冰输出区转为输入区，其输运与热力增长受到北极偶极子异常环流（DA）的调控（Liang et al., 2025，GRL）。

图3 卫星数据揭示的北冰洋多年冰补给的向极扩展趋势

另一重要研究指出，近年来北太平洋海温升高通过激发罗斯贝波列影响北极大气环流（图4），减缓了北极夏季海冰的减少趋势（Yu et al., 2025, CEE），体现了北太平洋—北极跨区域气候关联的重要调节作用。

图4 北太平洋海水升温对北极偶极子大气环流模态的驱动机制

此外，研究团队与中国海洋大学陈显尧教授团队合作，在北极极端天气及其对海冰影响方面亦取得系列进展。基于MOSAiC观测与多模型分析，研究揭示了天气尺度上气旋对海冰变化的影响机制：气旋引起的动力过程（冰变形与辐散）对海冰厚度变化的贡献（日均4.14 cm）远高于热力过程（日均0.45 cm），动力过程的贡献占比可达84%（Liang et al., 2025，JC）。基于CMIP6模型的未来预估表明（图5），北极气旋活动整体呈减弱趋势，但存在季节与区域差异：冬季气旋减少主要源于副极地北大西洋本地生成的减弱，夏季则与中纬度气旋北侵减少有关。这些认识深化了对气旋–海冰耦合过程的理解，为北极气候变化的预测提供了关键依据（Chen et al., 2026, npj-CAS）。

图5 气候变暖背景下的北极气旋活动演变

以上系列成果显著深化了对北极海冰变化机制及其气候关联的认识，为预测未来海冰演变及评估全球气候影响提供了重要的科学支撑。论文主要作者包括中国科学院海洋研究所毕海波研究员、李元龙研究员，中国海洋大学陈显尧教授、梁钰副教授，以及中国极地研究中心于乐江研究员等。该研究得到了国家自然科学基金、海洋所自主部署等项目联合资助。

论文信息：

Bi H., & Yu L. (2026). Satellite observations reveal a significant poleward expansion of the multiyear sea ice replenishment in the heart region of Arctic Ocean. Environmental Research Letters, 21(1), 014003.

Hu M., Bi H.* and Li Y., (2026) Mechanisms and Atmospheric Drivers of Arctic Multiyear Sea Ice Loss, Journal of Geophysical Research: Atmospheres, doi: https://doi.org/10.1029/2025JD044859.

Yu L., Bi H.*, Zhong S., Zhang P., & Sui, C. (2025). Decelerated Arctic Sea ice loss triggered by accelerated North Pacific warming over the past decade. Communications Earth & Environment, 6(1), 922.

Liang Y, Bi H, Chen X*, et al. (2025). The pacific arctic region has become a sink for multiyear sea ice coverage[J]. Geophysical Research Letters, 52(16): e2025GL117093.

Liang, Y., Lei, R., Bi, H., & Chen, X*. (2025). Response of changes in sea ice thickness to cyclones: new insights from the MOSAiC expedition. Journal of Climate, 38(22), 6709-6726.

Chen, Y., Liang, Y., Chen, X.*, & Bi, H. (2026). Arctic cyclone activity changes under a warming climate. npj Climate and Atmospheric Science. 9(23).https://doi.org/10.1038/s41612-025-01296-2