近三十年来，北极海冰持续融化是气候系统变化过程中最显著的特征之一。早在上世纪七十年代，有研究认为，北极海冰在大气环流年代际变化中起重要作用。但北极海冰持续融化如何在年代际时间尺度上调节大气环流并不清楚，特别是自本世纪初以来，在暖北极-冷欧亚和暖北极-暖欧亚格局阶段性地交替出现的背景下，探究这个问题就显得尤为迫切。

本研究利用CAM5大气环流模式，在观测的北极海冰强迫下，探究了冬季北极和欧亚大陆大气环流响应的演变特征，并紧密结合再分析资料，阐述了北极海冰持续消融对冬季大气环流阶段性（年代际）变化的影响，得到以下主要结论：

（1）自2004年以来，秋、冬季节巴伦支-喀拉海海冰呈现一致性的年代际减少。在北极，这种变化直接改变了对流层低层的热、湿结构，加强了北极冬季水文循环过程。在欧亚大陆，这种变化不仅加强了冬季西伯利亚高压的短期“脉动”过程，而且减弱（加强）了欧亚大陆高纬度（东亚中、低纬度和西北太平洋）大气环流的斜压性。

（2）北极海冰持续融化引起冬季气温在2010年代初期发生了年代际转变，即从2004-2012年间盛行的暖北极-冷欧亚空间分布转变成暖北极-暖欧亚格局。伴随着北极海冰的持续融化，秋季巴伦支-喀拉海海冰的变化周期明显在缩短，更加接近大气环流固有的变化周期，海冰和大气的耦合过程更加充分，它们之间的相互作用过程产生年代际变化。这很可能是引起2010年代初期年代际变化的原因。

论文信息：

Wu, B., Z.K. Li, and X. Zhang, 2025: Arctic sea ice melting has triggered distinct interdecadal transitions since 2000, Journal of Climate, 10.1175/JCLI-D-24-0163.1

https://journals.ametsoc.org/view/journals/clim/aop/JCLI-D-24-0163.1/JCLI-D-24-0163.1.pdf

图1 秋、冬季节巴伦支-喀拉海海冰密集度演变以及它们的EOF1时间序列。(a)秋季（SON）平均海冰密集度（SIC，%）的差值场，该差异为2004-2021年的平均值与1979-2003年的平均值之差。红色框表示巴伦支-喀拉海(20.5º-90.5ºE,70.5º-84.5ºN)，该区域用于计算秋、冬季区域平均海冰密集度。紫色等值线表示95%置信水平下的差异。(b)巴伦支-喀拉海（图1a中的红色框）区域平均海冰密集度在秋季（SON，蓝色）和冬季（DJF，紫色）的年际变化，对应的虚线表示它们的趋势。(c)图1b中显示的秋、冬季区域平均海冰密集度EOF1 的PC1时间序列，EOF1解释了87.5%的协方差。蓝色虚线分别表示1979-2003年和2004-2021年的平均值。

图2 冬季巴伦支-喀拉海水文循环演变以及冬季西伯利亚高压强度变化（源自再分析资料）。(a)巴伦支-喀拉海（图1a中的红色框）上空的冬季累积蒸发量()。红色虚线分别表示1979/80-2004/05和2005/06-2021/22期间的冬季平均值。(b)巴伦支-喀拉海上空冬季925 hPa比湿的平均值(g/kg)。(c)巴伦支-喀拉海上空观测到的冬季平均降水量(mm)。(d)冬季西伯利亚高压强度的累积偏差时间序列(hPa)。(e)冬季西伯利亚高压强度的标准化时间序列。在(b)、(c)和(e)中，两条虚线分别表示1979/80-2003/04和2004/05-2021/22期间的冬季平均值。灰色阴影表示2004/05到2021/22的冬季。

图3 在观测的北极海冰强迫下模拟的大气变量响应。(a)蓝色和绿色线分别表示巴伦支-喀拉海（图1a中的红色框）上空模拟的冬季蒸发量（mm）和巴伦支-喀拉海区域平均的观测中冬季海冰密集度（SIC，%）的集合平均值。(b)巴伦支-喀拉海上空模拟的冬季降水量的集合平均值(mm)，虚线分别表示1979/80-2003/04冬季和2004/05-2016/17冬季的平均值。(c)与(b)相同，表示的是模拟的冬季500 hPa位势高度(gpm)。(d)模拟的冬季西伯利亚高压强度（紫色）和观测的冬季西伯利亚高压强度（红色）的集合平均值，紫色虚线分别表示1987/88-2003/04和2004/05-2016/17期间集合平均值。(e)模拟的冬季西伯利亚高压强度（黑色）和观测的冬季西伯利亚高压强度（棕色）的集合平均值的累积偏差时间序列。灰色阴影表示2004/05到2016/17的冬季。

图4 冬季1000 hPa温度的EOF2。(a)模拟的以北区域冬季1000 hPa温度的标准化集合平均值的EOF2空间分布，解释方差为14.0%，以及(b)其对应的PC2时间序列。在(b)中，蓝色虚线表示在三个阶段内的阶段平均值：1981/82-1993/94、1994/95-2010/11和2011/12-2016/17。(c)和(d)分别与（a）和(b)相同，但为ERA5再分析资料的EOF2和对应的PC2时间序列，解释方差为13.6%。在(d)中，黑色虚线表示0，红色虚线表示PC2时间序列的3年滑动平均值。