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鄂毕海海冰在发展中La Ni?a事件下因热带-北极联系触发Rossby波，形成海平面压力偶极，加剧东南风及暖湿空气输送，加速热力学海冰融化，动态冰过程导致鄂毕海中部及北部海冰显著减少，东南部因冰收敛和正输送得以维持或增加。
刘俊豪|陈杰鹏|王磊|陈胜|翁金文|王欣|何卓琪
中国广东海洋大学海洋与气象学院大陆架海域与深海洋气候资源与环境重点实验室，湛江
摘要
近几十年来，北极夏季至秋季的海冰显著减少，尤其是在东萨哈林海（ESS），这是北极东北航路的关键区域。本研究表明，发展的拉尼娜现象通过热带-北极遥相关作用引发了ESS海冰的显著损失。热带海洋的海表温度（SST）异常激发了一列罗斯贝波列，该波列向北传播后转向东方，形成了一个经向海平面气压偶极子——俄罗斯东北部为负值，北太平洋中部为正值——并驱动了ESS地区的强劲东南风。这些风增强了暖空气的输送和水分汇聚，增加了向下感热通量和净长波辐射，从而加速了冰的融化过程。动态冰过程进一步调节了这一响应：在ESS的中部和北部，冰的扩散使得热力学过程主导了广泛的冰损失；而在东南部，冰的汇聚和正的平流作用则抵消了融化作用，导致局部冰层保持或增加。CESM2模拟实验确认，热带太平洋的SST异常是这种遥相关作用的主要驱动力，热带大西洋也有一定的贡献，印度洋的影响较弱。研究结果突显了厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）对北极海冰影响的相位不对称性，并为改进气候模型中的热带-北极联系和季节性预测提供了机制基础。
引言
北极海冰是全球气候系统的关键组成部分，也是气候变化的重要指标（Barry等人，1993年；Stroeve等人，2012年；Cavalieri和Parkinson，2012年）。近几十年来，北极海冰的急剧减少（Duarte等人，2012年；Simmonds，2015年）深刻改变了北极气候，影响了环北极生态系统，并重塑了人类活动（Meier等人，2014年）。这些变化对北极航路，特别是东北航路具有重大意义，该航路具有巨大的经济潜力（Eicken，2013年；Aksenov等人，2017年）。在这些航路中，东萨哈林海（ESS）是一个海冰覆盖集中的区域，其变化引起了科学界的极大兴趣。
ESS冰况的变化显著影响当地的地表能量交换、海洋分层和生态系统动态（Lalande等人，2009年），同时也调节了中国东北部的降水模式（包括降雨和降雪）（Han等人，2023年；Guo等人，2025年）。此外，该地区海冰覆盖的减少与极端天气和气候事件的加剧有关，例如梅雨-白露季的强降雨（Chen等人，2021年）、东亚的寒冷极端事件（Zhuo等人，2023年）以及高纬度东萨哈林地区的野火活动增加（Luo等人，2024a）。
随着海冰的融化，北极近地表气温以全球平均水平的两倍速度上升，这种现象被称为“北极放大效应”（Screen和Simmonds，2010年）。越来越多的证据表明，这些显著变化是外部人为强迫（Gillett等人，2008年；Polyakov等人，2012年；Serreze等人，2009年）和内部自然变异性的共同作用结果。后者可能与北极涛动（Shi等人，2024年）、北大西洋涛动（Ruan等人，2019年）、马登-朱利安涛动（Yoo等人，2011年，2012年）、太平洋-北美（PNA）遥相关模式（L'Heureux等人，2008年）以及与厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）相关的海表温度（SST）和对流变化等热带强迫因素有关（Ding等人，2014年；Lee，2012年；Lee等人，2011年）。作为热带太平洋最显著的大尺度气海相互作用现象，ENSO对区域性和远程气候变率具有深远影响（Br?nnimann，2007年；Ropelewski和Halpert，1987年；Trenberth和Caron，2000年；Van Loon和Madden，1981年）。最近的研究表明，多年拉尼娜事件加速了北极巴伦支-喀拉海地区的冬季海冰融化（Zhong等人，2024年）。
虽然早期的研究已经探讨了拉尼娜发展阶段对其他区域北极海冰的影响，例如巴伦支-喀拉海地区（例如Luo等人，2019年），但关于拉尼娜影响的研究主要集中在其冬季高峰阶段——特别是其对乌拉尔阻塞和欧亚大陆寒冷异常的调节作用（例如Luo等人，2021年，2024b）。在现代北极背景下，这种观点需要重新评估，因为厚厚的多年冰层已被较薄的季节性一年冰所取代。这种每年冬季重新形成的薄冰在随后的夏季更容易融化，形成了一个正反馈机制，加速了整体冰层的减少（Lindsay等人，2009年；Serreze等人，2019年）。此外，北极海冰损失表现出强烈的区域差异性，其中ESS-波弗特海区域的减少最为显著（Comiso等人，2002年；Screen等人，2014年；Simmonds和Li，2021年）。发展中的拉尼娜在关键的夏季和秋季如何影响ESS的具体物理机制仍不明确，这构成了相当大的不确定性。
因此，本研究旨在探讨发展中的拉尼娜事件对ESS海冰减少的影响。理解这一联系对于阐明热带强迫与北极之间的联系以及提高北极气候预测模型的准确性至关重要。
观测数据
本研究使用了1951年至2022年72年期间的月平均海洋和大气数据。海表温度（SST）和海冰浓度（SIC）数据来自英国气象局哈德利中心的Sea Ice and Sea Surface Temperature数据集第1版（HadISST1；Rayner等人，2003年），可访问地址为：
https://www.metoffice.gov.uk/hadobs/hadisst/。大气变量包括海平面压力（SLP）、位势高度、东西向和南北向风分量、气温等。
拉尼娜事件期间东萨哈林海冰的减少
观测显示，ESS的海冰浓度在北半球夏季和秋季达到气候最小值，并表现出最大的年际变化，尤其是在8月至10月（ASO）期间（图1a）。这一季节性低点表明海冰处于最脆弱的状态，对外部强迫非常敏感。发展中的拉尼娜阶段——即ENSO的负相位——是能量积累的关键时期。
结论与讨论
研究表明，发展中的拉尼娜事件通过热带-北极遥相关作用显著减少了ESS的海冰覆盖，如图14所示。在夏季到秋季的发展阶段（JJA–ASO），热带海洋的SST异常激发了一列罗斯贝波列，该波列首先向北传播，然后向东传播，在JJA到ASO期间逐渐增强。波列形成了一个经向SLP偶极子——俄罗斯东北部为负异常，
CRediT作者贡献声明
J.C.和X.W.构思并设计了这项研究。S.C.进行了数值实验。L.W.和J.L.进行了调查，J.L.和J.W.负责可视化。J.L.和J.C.撰写了初稿。所有作者，包括J.L.、J.C.、L.W.、S.C.、J.W.、X.W.和Z.H.都参与了手稿的审阅和编辑。
CRediT作者声明
刘俊豪：研究、数据分析、初稿撰写、审阅与编辑、可视化。陈杰鹏：概念构思、初稿撰写、审阅与编辑、监督、资金获取。王磊：研究、监督、资金获取。陈胜：方法论、数据管理。翁金文：数据分析、可视化。王欣：概念构思。何卓琪：资金获取。
代码可用性
代码可根据请求提供。
声明利益冲突
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
本研究得到了中国国家重点研发计划（2022YFF0801701）、国家自然科学基金（42276031）、广州市科技项目（2024A04J9141）和CAS青年创新促进协会的支持。作者L.W.得到了国家自然科学基金（42575021）和广东省教育厅创新团队计划（2023KCXTD015）的支持。作者Z.H.也得到了相应的支持。
