在全球变暖的背景下，北极的生态环境在过去几十年间发生了前所未有的变化，其中北极海冰的急剧融化不仅是全球变暖在北极区域内最为显著的表征，也是国内外学术研究关注的焦点。以往的研究强调热带地区的气候变率（如ENSO等）通过大气遥相关、行星波以及水汽输送等多种复杂的物理过程，影响北极的天气气候。然而，关于北极海冰持续消融能否反过来调制热带大气环流，目前并不清楚，特别是自2004年来，在北极海冰处于少冰状态的背景下，深入探究其变化如何影响热带—北极气候关联显得尤为迫切。

我系博士后张祥（第一作者）、武炳义教授（通讯作者）基于再分析资料揭示了北半球近期冬季一个关键的大气环流模态（图1），即“北极增暖型”（Arctic Warming Pattern, AWP），其特征表现为乌拉尔山与北太平洋上空出现的反气旋性环流异常。该AWP环流型与热带太平洋沃克环流（Pacific Walker Circulation, PWC）之间存在显著的统计相关关系（图2）。研究进一步指出，大约在2003年左右，AWP环流型经历了一次显著的年代际转折，并在近二十年主要表现为正位相。与此同时，其与PWC的联系也在持续增强，表明热带与热带外气候系统的联系在过去二十年间有所加强。2004年之后的北极少海冰状态，可能是导致这种联系增强的原因之一。结合CMIP6模式输出数据和CESM1.2.2敏感性数值模拟实验，本研究证实了北极海冰减少是驱动AWP形成的关键因素。模拟结果显示，海冰减少能够激发类似AWP的环流异常，并通过在太平洋上空产生特定的纬向风异常（热带对流层低层东风和高层西风增强），从而加强了热带PWC。

因此，本研究强调了在过去二十年中，北极海冰的减少在调制北半球冬季大气环流进而深刻影响中低纬度天气与气候方面发挥了关键作用，为我们深入理解全球变暖背景下北极与热带之间复杂的相互作用机制提供了崭新的视角和坚实的科学依据。相关研究于2025年5月发表在《Geophysical Research Letters》。

论文信息：Zhang, X., & Wu, B. (2025). Recently intensified tropical‐extratropical linkage modulated by Arctic sea ice loss. Geophysical Research Letters, 52, e2024GL114436. https://doi.org/10.1029/ 2024GL114436

论文链接: http://dx.doi.org/10.1029/2024GL114436

图1.  (a) 标准化的PC2时间序列回归到的冬季海平面气压异常（阴影间隔：0.5 hPa）。圆点标示了通过95%置信水平检验的区域。(b) 标准化的PC2时间序列（蓝色实线）与PWC指数（红色实线）的相关系数为0.736 (p < 0.001)。

图2. 标准化PC2时间序列回归得到的(a)冬季海表面温度异常（阴影间隔：0.2°C）和10米风场异常（紫色箭头：2 m/s）；(b) 5°S-5°N之间的垂直速度异常（阴影间隔：0.5x10^-2Pa/s）的经度-气压垂直剖面；(c)5°S-5°N之间的纬向风异常（阴影间隔：0.5 m/s）的经度-气压垂直剖面；以及(d)180°-140°W 之间的纬向风异常（阴影间隔：0.5 m/s）的纬度-气压垂直剖面。黑色实线（正值）和虚线（负值）代表气候平均态。圆点表示通过95%置信水平检验的区域。