尽管自1979年以来北极气温迅速升高，其增温速度是全球平均水平的三倍，但九月最小海冰范围的记录仍停留在2012年。此外，海冰范围的年际预测仍面临较大不确定性，要解决这一科学问题，迫切需要更深入理解北极海冰变化的物理机制。已有研究表明，在年际和天气尺度上，印度夏季风降水可能对北极海冰变率产生潜在影响，但前者对后者变化的定量贡献及物理机制尚未完全弄清。

近日，我系硕士生朱嘉玮（第一作者）和吴志伟教授（通讯作者）的最新研究发现，7-8月的印度夏季风区降水异常可解释北极后夏（8-10月）部分区域约20%的海冰密集度与厚度异常，且印度夏季风降水对北极海冰变率的贡献基本独立于同期ENSO事件（图1）。基于观测和模式数据的结果表明，印度夏季风的非绝热加热作用能够引起同期北极上空格陵兰海区域的低压异常和加拿大北极群岛、亚洲以北地区的高压异常，该正压结构的偶极子型环流异常（图2）通过与辐射相关的热力过程，及与海表风场相关的动力过程能够调制后夏北极海冰的变化。文章强调了与偶极子型环流异常相关的晴空地表向下长波辐射异常对于海冰的调制，在印度夏季风与北极海冰遥相关过程中所起到的桥梁作用。对于异常高压控制区域，辐射增长，海冰衰减，对于异常低压控制区域，辐射减少，海冰厚度、密集度呈现正异常（图3）。与此同时，受海表面风场驱动的海冰漂流运动也使海冰向格陵兰海等地区堆积，引起相关海域海冰密集度的变化（图4）。

该研究揭示了7-8月印度夏季风降水对北极海冰异常的定量贡献，清晰地阐述了这一过程的物理机制和调制方式，加深了对热带系统如何影响北极海冰变率的理解，有助于提升夏季北极海冰范围的预测准确性。研究成果已于2024年10月被Nature合作期刊《npj Climate and Atmospheric Science》接收。该成果获得了国家自然科学基金重大研究计划之重点项目“西太平洋海洋性大陆多时间尺度热力异常及其与亚澳季风系统变异的联系”（项目号：92158203），以及复旦-悉尼“气候变化、可持续发展和健康”国际科研合作种子基金项目的资助。

图1：印度夏季风与ENSO对北极海冰的解释方差贡献。（a）7-8月印度夏季风指数对后夏（8-10月）北极海冰密集度的解释方差贡献；（b）去除同期ENSO信号后，季风指数对后夏海冰密集度的解释方差贡献（c）7-8月Niño3.4区海温对后夏海冰密集度的解释方差；（d）去除印度夏季风信号后，Niño3.4区海温对后夏海冰密集度的解释方差（单位：%）。

图2：与印度夏季风相关的北半球环流异常。印度夏季风强弱年间7-8月（a）（b） 300hPa；（c）500hPa（d）850hPa位势高度场的合成结果（单位：%），打点区域通过90%置信检验。

图3：与印度夏季风相关的北极热力条件与海冰异常。印度夏季风强弱年间7-8月（a）地表晴空向下长波辐射（单位：kJ/㎡）（b）海表面温度（单位：K）；8-10月（c）海冰密集度（单位：%）（d）海冰厚度（单位：m）的合成结果，打点区域通过90%置信检验。

图4：与印度夏季风相关的北极低层环流与海冰异常。印度夏季风强弱年间（a）7-8月海平面气压（单位：gpm）（b）7-8月10米风场（单位：m/s）；（c）8-10月海冰密集度（单位：%）（d）7-8月海冰水平流速（单位：m/s）的合成结果，打点区域通过90%置信检验，所展示矢量通过90%置信检验。

论文信息：Zhu, J. & Wu, Z. Indian summer monsoon’s role in shaping variability in Arctic sea ice. npj Climate and Atmospheric Science 7, 264 (2024). https://doi.org/10.1038/s41612-024-00819-7.