20世纪中叶以来，北极地区显著变暖，其增暖幅度为全球平均的2倍以上。在此背景下，北极海冰减少明显；尤其是21世纪以来，海冰减少呈加速态势。作为地球气候系统的重要组成部分，北极海冰的减少由人为强迫和气候系统内部变率的共同作用所致。近日，中心周波涛教授、博士生宋子祎、尹志聪教授、徐鑫萍博士、孙博教授、徐邦琪教授、陈海山教授组成的研究团队，通过对观测数据的分析与物理诊断并结合大样本模拟分析，提出了影响北极秋季海冰变化的新物理因子—亚洲-太平洋涛动（APO），揭示近期夏季APO年代际增强加速了北极秋季海冰的融化。相关成果发表于国际著名期刊Nature Communications。
论文在《Nature Communications》期刊上的截图
作为气候系统内部变率因子之一，APO反映的是亚洲区域对流层上层温度与北太平洋区域对流层上层温度的反位相变化现象。研究发现，当夏季APO位于正位相（增强）时，亦即亚洲上空对流层偏暖、北太平洋上空对流层偏冷时，利于东半球北极秋季海冰减少（图1）。北大西洋海温被认为是联系夏季APO与秋季海冰变化的重要“桥梁”。对应夏季APO增强，亚洲对流层高层为反气旋性环流异常，对流层低层为气旋性环流异常。该异常环流形势通过大气遥相关过程使得北大西洋中纬度地区对流层低层出现反气旋性环流异常，利于该区域海表温度升高。北大西洋中纬度区暖海温异常可以一直持续到秋季，并进一步引发巴伦支海-喀拉海-拉普捷夫海上空出现强的反气旋性环流异常、东西伯利亚海低层出现弱的气旋性环流异常，进而增加东半球北极区域的低层水汽、向下长波辐射和地表气温，结果导致秋季海冰减少（图2）。
因此，近期夏季APO的年代际增强加速了全球变暖背景下东半球北极区域的秋季海冰减少。在未来变暖情景下，北极秋季海冰将进一步减少，而且升温幅度越大，海冰减少的越快。预估结果显示，夏季APO到本世纪末呈减弱的变化趋势，这种减弱将在一定程度上抵消因人为温室气体排放所导致的海冰减少。从这个角度来看，提高气候系统模式对APO及相关物理过程的模拟性能，可以减小模式对北极海冰变化的预估不确定性。
夏季亚洲-太平洋地区对流层中上层扰动温度（UTT）与秋季东半球北极海冰密集度（SIC）最大协方差分析第一主模态对应的（a、b）空间分布与（c）时间系数；（d）1950–2019年秋季SIC与夏季APO指数的回归。打点区域表示通过90%置信度水平
夏季APO影响东半球北极秋季海冰变化的示意图
文章信息：
Zhou Botao, Song Ziyi, Yin Zhicong, Xu Xinping, Sun Bo, Hsu Pang-Chi, Chen Haishan. Recent autumn sea ice loss in the eastern Arctic enhanced by summer Asian-Pacific Oscillation. Nature Communications, 2024, 15, 2798. https://doi.org/10.1038/s41467-024-47051-8.