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本文采用Hadley气候中心的月平均海冰密集度资料、NCEP／NCAR逐月再分析资料和中国160站气温资料,分析了北极海冰的时空演变特征,确定了北极海冰变化的关键区域,并探讨了冬季海冰变化与同期北半球大气环流及中国气温的关系,得到以下主要结论：
⑴冬季北极海冰变化EOF第一模态主要表现为太平洋、大西洋的海冰反位相分布,该模态的时间演变特征为明显的年代际变化(由正位相到负位相的突变发生在1979年)叠加在显著的下降趋势上。冬季北极海冰变化EOF第二模态主要表现为东西半球海冰的反位相分布,该模态的时间序列也有明显的年代际变化,由负位相到正位相的突变发生在1976年,随后又出现减少趋势,直至2001年又由正位相转变为负位相。
⑵冬季海冰变化的关键区域为区域Ⅰ巴伦支海、区域Ⅱ格陵兰海、区域Ⅲ戴维斯海峡、区域Ⅳ白令海以及区域Ⅴ鄂霍次克海。冬季各关键区域的海冰都处于一个迅速积累的阶段。各海区冬季海冰指数有明显的年代际变化特征,且均表现为减少趋势。区域Ⅰ巴伦支海海冰指数在1968年达到极大值,在2005年达到极小值；区域Ⅱ格陵兰海海冰指数由正到负的突变发生在1979年；区域Ⅲ戴维斯海峡海冰指数存在一个20年左右的变化周期；区域Ⅳ白令海海冰指数在1976年达到极大值,在2000年出现极小值；区域Ⅴ鄂霍次克海的海冰指数在1979年出现极大值,1990年为极小值。
⑶北半球海平面气压场、500 hPa高度场、对流层厚度场的变化与海冰异常有密切关系：①冬季格陵兰海海冰偏多时,冰岛低压填塞,亚速尔高压偏弱,NAO偏弱,东亚冬季风偏强；反之亦然。而戴维斯海峡海冰偏多时,阿留申低压偏弱,冰岛低压和亚速尔高压增强,东亚冬季风偏弱；反之亦然。②亚洲南部地区的500 hPa高度场变化与格陵兰海、戴维斯海峡地区的海冰异常有明显的负相关关系。亚洲北部的500 hPa高度场变化与巴伦支海海冰异常的负相关关系及白令海海冰异常的正相关关系较显著。③北极海冰异常与对流层中下层厚度场的相关性要好于其与对流层中上层厚度场的相关性。冬季巴伦支海海冰异常与北大西洋中部、北美中部地区对流层中上层的厚度变化有显著的负相关关系。冬季格陵兰海、白令海的海冰异常与贝加尔湖南部地区对流层中上层厚度场变化有明显的正相关关系。冬季戴维斯海峡海冰异常与戴维斯海峡及附近区域、亚洲北部、中国东海以东洋面上的对流层中上层厚度变化呈现为显著的负相关关系。
⑷中国冬季气温变化与北极海冰异常有显著关系。黄河流域、新疆地区的冬季平均气温与格陵兰海、巴伦支海、白令海的海冰存在较显著的负相关关系。巴伦支海海冰偏多时,我国北部地区冬季平均最低气温偏低超过1℃。格陵兰海海冰偏多时,我国东北地区冬季最低气温偏低超过1.5℃。格陵兰海海冰异常与我国东北地区冬季最高气温呈现显著的负相关关系；戴维斯海峡海冰异常与我国华中、华东地区冬季最高气温呈现较显著的负相关关系。白令海海冰异常与我国新疆西部和黄河上游部分地区的冬季最高气温呈现显著的负相关关系,白令海海冰偏多时,上述地区冬季最高气温偏低0.8～1.2℃。