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北极海冰的快速减少是人为气候变化最显著的指标之一。海冰异常不仅是热力学强迫的直接结果，还能通过“平流层途径”显著调制中纬度天气和气候。然而，关于北极海冰减少对平流层极涡（SPV）的具体影响一直存在争议。近日，万博体育app 夏炎副教授团队在北极海冰与平流层动力耦合机制方面取得新进展，揭示了平流层极涡对区域海冰减少具有强烈的空间异质性和季节背景态依赖性。

研究团队利用理想化的海冰浓度（SIC）斑块试验，系统量化了SPV对区域海冰消融的时空响应特征。研究表明，不同北极海域的海冰异常对极涡的调制作用呈现出显著的空间异质性。具体而言，巴伦支-喀拉海（BKS）的海冰减少是驱动极涡减弱的稳健因子，其敏感性高达383.8 gpm (10⁶ km²)⁻¹；相反，波弗特海（BF）的海冰减少则对极涡起着持续的增强效应，敏感性峰值可达-540.6 gpm (10⁶ km²)⁻¹。尤为值得关注的是，北太平洋（NP）与北大西洋（NA）区域激发的大气动力响应表现出剧烈的季节背景态依赖性，其气候效应从初冬（12月）的极涡增强急剧反转为晚冬（3月）的极涡减弱。

图1. 平流层极涡强度对局部海冰减少敏感性的空间分布（12月至次年3月）。 图中标注了巴伦支-喀拉海（BKS）、北太平洋（NP）、北大西洋（NA）和波弗特海（BF）四个关键区域。图中暖色（正异常）代表该区域海冰减少会导致极涡减弱，冷色（负异常）则代表会导致极涡增强。

动力学诊断进一步阐明，这些高度异质性的平流层响应从根本上受控于对流层异常增温的垂直结构（图2）。BKS和晚冬NP区域海冰减少激发的“深层增温”，通过与气候态驻波发生建设性干涉（相位依赖），显著增强了行星波的向上传播，进而通过波-流相互作用驱动极涡减弱。相反，NA和BF区域引发的“浅层增温”，则主要通过改变大气低层的经向温度梯度，经由热成风调整机制直接促进极涡增强。该发现深刻强调了平流层-对流层耦合过程对海冰外强迫的具体地理位置与季节背景态存在极高的敏感性，为弥合当前大量相关研究中的信号分歧提供了统一的动力学框架。

图2. 关键区域海冰减少引发的纬向平均温度与纬向风异常的垂直剖面（12月至次年3月）。 填色代表温度响应（暖色为异常增温），等值线代表纬向风响应。图中由上至下分别展示了BKS、NP、NA和BF四个区域海冰减少引起的大气垂直响应结构。

该成果以“Regional and seasonal pathways linking Arctic Sea ice loss to stratospheric polar vortex variability”为题，发表于大气科学领域国际期刊《Atmospheric Research》。万博体育app 博士研究生周泠妤为第一作者，夏炎副教授为通讯作者。合作者包括万博体育app 谢飞教授、南京大学周晨教授以及北京大学赵传峰教授。该研究得到了国家重点研发计划（2022YFF0801701）、国家自然科学基金（42375070）以及中央高校基本科研业务费的资助。

论文信息：

Zhou, L., Xia, Y.*, Xie, F., Zhou, C., Zhao, C. (2026). Regional and seasonal pathways linking Arctic Sea ice loss to stratospheric polar vortex variability. Atmospheric Research, 341, 109109.

文章链接 (DOI)：

//doi.org/10.1016/j.atmosres.2026.109109

供稿：周泠妤

编辑：郝林青

审核：李   辉