1979—2012年北极海冰运动学特征初步分析

左正道，高郭平，2 *，程灵巧，2，徐飞翔

（1.上海海洋大学海洋科学学院，上海201306；2.上海海洋大学大洋渔业资源可持续利用省部共建教育部重点实验室，上海201306）



1979
—2012年北极海冰运动学特征初步分析

左正道1，高郭平1，2 *，程灵巧1，2，徐飞翔1

（1.上海海洋大学海洋科学学院，上海201306；2.上海海洋大学大洋渔业资源可持续利用省部共建教育部重点实验室，上海201306）

摘要：利用美国冰雪数据中心（NSID C）发布的海冰速度和范围数据，本文分析了1979—2012年间北极海冰的运动学特征，以及北极海冰运动与分布范围演变之间的关系。结合欧洲中期天气预报中心（EC M W F）发布的2007和2012年高分辨率的气压场、风场数据，探讨了北极风场和气压场与海冰运动、辐散辐合和海冰面积的关系。结果表明，在1979-2012年间北极海冰平均运动速度呈显著增强的趋势，冬季海冰平均运动速度增加趋势明显强于夏季；北极、波弗特-楚科奇海域和弗拉姆海峡的冬、夏季海冰平均运动速度的增加率分别为2.1 %/a和1.7 %/a、2.0 %/a和1.6 %/a以及4.9 %/a和2.2 %/a。1979-2012年北极海冰平均运动速度和范围的相关性为-0.77，二者存在显著的负相关关系。北极冬季和夏季风场的长期变化趋势与海冰平均运动速度的变化趋势一致，冬季和夏季的相关系数分别为0.50和0.48。风场和气压场对海冰的运动、辐散及重新分布发挥着重要作用。2007年夏季，第234～273天波弗特海域一直被高压系统控制，波弗特涡旋加强，使得波弗特海域海冰聚集在北极中央区；顺时针的风场促使海冰向格陵兰岛和加拿大北极群岛以北聚合。2012年，白令海峡和楚科奇海域处于低压和高压系统的交界处，盛行偏北风，海冰从北极东部往西部输运，加拿大海盆的多年海冰因离岸运动而辐散，向楚科奇海域的海冰输运增加，受太平洋入流暖水影响，移入此区域的海冰加速融化，从而加剧海冰的减少。

关键词：北极；海冰；海冰运动速度；风；气压

1　引言

位于地球最北端北极地区的北冰洋，是被欧亚大陆和北美大陆围绕的一个半封闭的海洋。北冰洋通过白令海峡与太平洋相连，通过弗拉姆海峡、巴伦支海和加拿大北极群岛之间的海峡和海湾与大西洋相连（图1）。北冰洋，终年有海冰覆盖，在全球物质、能量交换和气候变化中发挥着重要的作用。自有卫星观测以来的30多年间，北冰洋夏季海冰覆盖范围呈现显著的下降趋势［1—4］，最低海冰面积持续显著减小［3，5—8］，海冰密集度和厚度以及体积急剧下降［9—11］；随着北极海冰厚度大面积变薄，两年冰和多年冰的减少也极其明显［2，12］。1979-2006年，北极海冰范围以8.6 %/a的变化率减小，2007年9月北极海冰范围减小到4.2×106m2，是海冰范围的次小值记录［5］；而2012年夏季海冰范围更是比2007年减小了15×104m2，这比1979-2000年的长期平均值大约低了2.56 ×106m2［13—14］。观测数据及数值模型预计到2040年甚至更早，夏季北冰洋将会成为一片季节性无冰区域［1］。北极海冰减少造成的开阔水域增加会改变海洋-大气之间的热通量、水汽通量、动量以及太阳辐射的交换；海冰融化造成的淡水含量增加会影响北大西洋深层水，对全球热盐环流发挥重要作用，进而影响全球气候［1］。

图1　北冰洋地形图Fig.1 Geometry of the Arctic Ocean

影响北极海冰变化和减少的机制可以概括分为热力和动力机制两个方面。其中热力机制主要表现在随着北极海冰的融化、开阔水域的增加，北冰洋的反照率变小，海洋吸收的太阳辐射增加，促进海冰的融化，加剧海冰的减少［15—18］；太平洋、大西洋暖水入流增加了低纬向极地海洋的热量输送，也有助于北极海冰的融化减少［19—20］。影响北极海冰减少的动力机制主要涉及大气环流、海洋环流等动力过程以及海冰内部应力的变化，如北极涛动（Arctic Oscillation）、北极偶极子异常（Dipole Anomaly）等。北极涛动对春、秋海表温度和海冰密集度有着超前影响的作用，并且对北极海冰的区域性输送发挥主导作用［21］；也有研究认为北极偶极子异常才是影响海冰运动的主要因子，偶极子异常能够产生很强的经向风，使得大量的海冰由北冰洋西部输运到北冰洋东部，经弗拉姆海峡流出北极［22—23］。

针对北极海冰变化机制这一科学问题，许多学者从海冰的厚度、范围和密集度的变化等方面开展了较多的研究和探讨，在海冰运动方面，北极海冰的运动主要呈现波弗特涡旋与穿极流、反气旋式漂流、气旋式漂流和双涡漂流型的4种漂流模式［24］。海冰的运动使得北冰洋各个海区之间发生海冰的交换，也促进了北冰洋与纬度较低海洋之间的海冰交换，显著改变北极海冰的分布状况，如北冰洋海冰由弗拉姆海峡的输出量增加，会加剧北极海冰的减少［11，25］。而白令海、楚科奇海到波弗特海的纬向带状区域以及格陵兰海和巴伦支海是北极海冰发生变化的重要区域［8］。北极夏季海冰急剧减少，开阔水域不断增加，导致海冰对外界强迫响应敏感，更容易受到例如大气环流、海洋环流等动力过程的影响，加剧海冰的输运以及辐散［26］。

本文围绕北极海冰减少的动力机制，针对海冰的运动学特征开展研究，利用卫星遥感资料和再分析数据产品，分析1979-2012年北极总体、波弗特-楚科奇海域和弗拉姆海峡区域的海冰运动学特征，以及相关的海冰输运和辐散辐合过程。结合风场资料探讨了北极海冰运动与风速之间的关系，为今后进一步探讨北极海冰减少的动力学与热力学耦合机制奠定基础。

2　数据和方法

本文采用的海冰运动数据由美国冰雪数据中心（National Snow and Ice Data Center）发布的逐日和月平均海冰运动格点数据产品［27］。该数据产品是甚高分辨率辐射仪（Advanced Very High Resolution Radiometer）、多通道微波扫描辐射计（Scanning M ultichannel Microwave Radiometer）、微波成像仪（Special Sensor Microwave/Imager）以及国际北极浮标计划（International Arctic Buoy Program）测得的每日海冰数据获得的，时间跨度为1979年1月到2012年12月。此数据采用等面积投影，其空间分辨率为25 k m，覆盖范围包括从48.4°～90°N的整个区域。

3　海冰的运动特征及其与海冰范围的关系

3.1海冰的平均运动特征

3.1.1北极海冰平均运动速度的变化特征

结合北极海冰的特点，将其划分为夏季和冬季，夏季对应为6、7、8、9月，其余月份为冬季。根据海冰运动速度资料计算得到的冬季和夏季北极海冰各月以及季节平均运动速度的变化趋势如图2所示。图2a是冬季的变化趋势，可以看出，1979-2012年冬季，5月份海冰的平均运动速度最小，10月份最大。除了5月份变化趋势较为平缓之外，其他各月北极海冰平均运动速度逐年都有较大幅度的增加。图2b是北极夏季海冰运动速度的变化趋势。由图2可以看出，夏季各月北极海冰平均运动速度增加趋势较为平缓，呈波动上升趋势。虽然夏季各月海冰运动平均速度增加的趋势相比冬季要小很多，但是整体增加的趋势依然可见。

从北极海冰运动速度的季节性变化特征看，1979-2012年无论在冬季还是夏季均呈上升趋势，尤其是自2000年以来，上升趋势更为明显，高值出现在近10年，这与近10年海冰范围急剧减少的时间段吻合（图2a，2b）。冬季和夏季进行比较可以发现，冬季北极海冰平均运动速度的增加趋势远高于夏季；二者的变化率分别为（2.1 %±0.05 %）/a和（1.7 %± 0.02 %）/a（表1）。结果表明，伴随着海冰的减少，整个北极区海冰运动速度也在逐渐加快，这有助于增强海冰在北冰洋内部以及在北冰洋和低纬度海洋之间的输运和交换过程。

为进一步分析不同海区海冰运动特征，本文选取的两个子区域，分别是波弗特海和楚科奇海交界的区域，范围在69°～75°N，155°～175°W，以A区代表（图3）和弗拉姆海峡区域，范围在78°～82°N，20°W～10° E，以B区代表（图4）。

3.1.2波弗特—楚科奇海域海冰平均运动速度的变化特征

“哎，江，进我的房间把我的睡衣拿出来。”吉尔金娜在卫生间里叫喊着，江大亮往卫生间里一望，却见吉尔金娜正光着白花花的身子看着她，江大亮忙扭头钻进吉尔金娜的房间里，举着遮着脸把睡衣递了过去。“你真是个害羞的大男孩。”吉尔金娜笑出了声。

加拿大海盆是北极多年海冰的聚集地，波弗特-楚科奇海域位于其西南边界。由于受到波弗特涡旋的影响，波弗特-楚科奇海域常年流行东西向的海冰环流（图3）。波弗特-楚科奇海域是太平洋暖水经白令海峡输入北冰洋所经区域，这里的热力条件会对海冰造成重大影响。因此，波弗特-楚科奇海域的海冰运动学特征的变化也会深刻影响北极海冰的输运和融化。

表1　1979—2012年各区域海冰平均运动速度的变化率Tab.1 Rates of change of mean ice motion in different areas from 1979 to 2012

图2　1979—2012年冬季（a）和夏季（b）北极海冰各月以及季节平均运动速度随时间的变化Fig.2 Tendencies of the Arctic sea ice monthly mean velocity in winter（a）and sum mer（b）from 1979 to 2012

图3　1979—2012年波弗特-楚科奇海域长期盛行的海冰运动模式Fig.3 Prevailing mode of Arctic sea ice motion in the Beaufort-Chukchi Sea from 1979 to 2012

从波弗特-楚科奇海域，1979-2012年海冰的平均运动速度随时间的变化趋势图可以看出，冬季的10、11、12月的海冰平均运动速度是比较大的，最大值出现在2007年的11月份，达到0.11 m/s（图5a）。2、3、4月的平均运动速度是比较小的，最小速度值出现在1984年的1月份，达到0.006 m/s。冬季各个月份海冰平均运动速度整体都出现了随时间而增加的趋势，这与冬季季节性的变化（图5a）趋势一致。1979-2012年夏季9月份的海冰平均运动速度比较大。7月份的平均运动速度比较小，最小值出现在2006年7月。夏季各个月份海冰平均运动速度整体都出现了随时间而增加的趋势，这与夏季季节性的变化（图5b）趋势相一致。

图4　1979-2012年弗拉姆海峡长期盛行的海冰运动模式Fig.4 Prevailing mode of Arctic sea ice motion in the Fram Strait from 1979 to 2012

图5　1979-2012年冬季（a）和夏季（b）波弗特-楚科奇海域海冰各月以及季节平均运动速度随时间的变化Fig.5 Tendencies of monthly mean sea ice motion in winter（a）sum mer（b）from 1979 to 2012 in the Beaufort-Chukchi Sea

从季节性变化来看，1979-2012年无论在冬季还是夏季波弗特-楚科奇海域海冰平均运动速度均增加，均在2007年达到峰值（图5）。冬、夏季进行比较之后发现，冬季波弗特-楚科奇海域海冰平均运动速度的增加趋势高于夏季；冬季和夏季平均运动速度的变化率分别为（2.0 %±0.06 %）/a，（1.6 %±0.06）/a（表1）。

波弗特-楚科奇海域海冰的平均运动速度随时间逐渐增加，表明此区域长年盛行的东西向海冰环流速度逐年加快，这致使其东部加拿大海盆的多年冰由加拿大海盆移出，向西输运到波弗特-楚科奇海域。受太平洋入流暖水的影响，海冰会在此区域加速融化，这在很大程度上促进北极海冰的减少。

3.1.3 弗拉姆海峡的海冰平均运动速度变化特征

弗拉姆海峡是连通北极和北大西洋的主要通道，常年流行经向海冰环流，这种经向环流模式趋向于将北极中央区海冰由弗拉姆海域输出到大西洋（图4）。因此，它是北极海冰在北冰洋与大西洋之间进行输运和交换的枢纽，研究此区域的海冰平均运动的变化具有重要意义。

1979-2012年，冬季弗拉姆海峡各个月份海冰平均运动速度上下波动幅度较大，极大值出现在1983、1988、1995、2000和2009年，如图6所示。5月份是冬季海冰平均运动速度最小的月份。夏季9月份海冰平均运动速度最大，极值分别出现在1981、1986、1994、2001、2005和2010年。夏季各个月份的变化趋势较为平缓，但整体上略有增加。

图6　1979-2012年冬季（a）和夏季（b）弗拉姆海峡海冰各月以及季节性平均运动速度随时间的变化Fig.6 Tendencies of monthly mean sea ice motion in winter（a）and sum mer（b）from 1979 to 2012 in the Fram Strait

从季节性变化来看，弗拉姆海峡冬季海冰平均运动速度的季节性增加趋势比较明显，夏季则趋于平缓，如图6所示。冬夏季海冰平均运动速度增加趋势的变化率分别为（4.9 %±0.09 %）/a和（2.2 %± 0.05 %）/a（表1）。因此，弗拉姆海峡的海冰平均速度是逐年增加的。由于弗拉姆海峡地域的特殊性，随着其经向流动速度的不断增加，北极海冰将加速由北冰洋输出到外海；海冰输出的速度加快，输出量也必将增加，这也成为促进北极海冰减少的重要原因。

3.1.4北极海冰平均运动和海冰范围之间的关系

1979-2012年期间北极海冰平均运动速度具有增大的趋势，海冰在北冰洋不同海域的交换和输运也有增强的趋势。北极海冰运动在过去近10年的增速对海冰减少存在显著的影响。对北极海冰的平均运动速度和海冰的范围的相关分析（图7），体现了北极海冰运动与海冰范围之间存在的联系。

对二者进行相关性研究发现，在95 %的置信水平下，二者之间的相关系数为-0.70。结果说明随着海冰运动速度的提高和区域性交换的加强，海冰范围不断地减少。北极海冰不仅受到动力因素的影响，而且受到热力机制的影响，其减少的影响因素及响应机理也很复杂。这里相关性分析反映了海冰运动与北极海冰覆盖范围之间的联系，北极海冰平均运动速度的加快可能也是加剧其减少的一个重要因素，同时北极海冰的减少也会促进其平均运动速度的加快。

3.2风（气压）场对北极海冰输运以及辐合辐散的影响

北极海冰范围的剧烈减小和厚度的不断变薄，导致其更容易受到外界强迫（太阳辐射、入流暖水和风等）的作用而变化。海冰平均运动速度的加快使海冰在不同区域间的输运和交换加强，导致海冰发生挤压或者破裂，使海冰的运动趋向于辐合或者辐散。由于辐合辐散运动可以通过改变海冰的固有属性和外界的热力条件影响海冰的融化与输运，因此本节以2007年和2012年为例通过对风（气压）场的对比，分析其对北极海冰输运以及辐散辐合的影响。

图7　1979—2012年海冰平均运动速度（蓝实线）与海冰范围（红虚线）关系Fig.7 Relationship between mean sea ice speed （blue solid line）and sea ice extent（red dash line）from 1979 to 2012

3.2.12007年和2012年夏季北极海冰特征差异

2007年和2012年夏季北极海冰发生剧烈的变化，分别创造了自有卫星观测记录以来的次低值和最低值记录。2007年和2012年北极海冰范围的逐日变化趋势整体一致（图8a）。从1月份开始，这两年的起始海冰范围基本上是相等的。在3、4月份，2012年的海冰范围甚至超过了2007年。而由于5-7月份这段时期气温升高，第151～289天海冰开始进入快速变化的融冰期，这两年的变化趋势仍十分吻合。从7月到9月，即图8a中的第205～289天，2007年和2012年的海冰范围的变化出现明显差异。2007年的海冰范围最小值出现在第257天，为41.5×106k m2；2012年从7月下旬开始海冰范围下降明显，到60天达到历史最小值，为33.4×106k m2。对比发现，2012年海冰范围极小值比2007年减小了19.5 %。

2007年和2012年在9月份海冰范围达到年度最小值的时间接近。较2007年而言，2012年海冰范围达到最小值时，波弗特海75°N以北的海冰全部融化，这也就意味着2012年夏季加拿大海盆的多年海冰急剧减少（图8b）。另外，拉普捷夫海以及喀拉海以北的北极中央区海冰大量融化。值得注意的是，2012年的东西伯利亚海湾存在着大片区域的海冰，而2007年此区域的海冰全部融化。

图8　2007年和2012年北极海冰面积逐日变化趋势（a）和最小海冰范围的空间分布（b）Fig.8 Daily ice area of the Arctic Ocean（a）and the minimum extent（b）in 2007 and 2012

3.2.22007年和2012年夏季风（气压）场对海冰运动以及辐合辐散的影响

北极风场可以影响大尺度的运动模式，例如波弗特涡旋（Beaufort Gyre）和穿极流（Transpolar Drift Stream）［28］，也影响海冰的运动，包括速度和辐散辐合。

1979-2012年北极海表面风速在冬季和夏季都呈现增加的趋势，且冬季北极风速的增加趋势比较明显，夏季则远小于冬季；变化率分别约为0.007 2和0.004 4。这与海冰平均运动速度的长期变化趋势一致。进一步地，本文对冬季和夏季的风速和海冰的平均运动速度作了相关性比较。结果发现，冬季和夏季二者的相关性分别为0.50和0.48。风速的加强是导致海冰运动加快的重要原因。风的作用直接给予海冰拖曳力，使得海冰发生运动。而海冰运动的加快也会增加其在北冰洋各个海域之间以及北冰洋与更低纬度海洋之间的输运和交换，海冰运动的变化也引起海冰的辐散或者辐合效应。辐散有助于使多年海冰减少和变薄，增加北冰洋被脆弱的薄冰覆盖面积，而薄冰也容易在风场的驱动作用下而加速运动，趋于变形、破碎和侧向融化，加剧海冰减少的进程。

为进一步探究夏季海冰对风场和气压场的响应，选取2007年和2012年两个典型年份进行分析，图8a 为2007和2012年逐日海冰范围的变化，图9和图10 为2007年和2012年第234、243、256和274天北极风场和气压场，图11和图12为对应时间的海冰密集度空间分布和运动场。

图9　2007年夏季北极风场和气压场的空间分布（a-d分别对应第234、243、256和274天）Fig.9 Spatial distribution of Arctic wind and sea level pressure field in sum mer，2007，a-d of which correspond to 234th，243rd，256th，and 274th，respectively

在2007年第234-274天，波弗特海始终受较为强盛的高压系统控制，白令海峡-楚科奇海-北极中央区盛行南风或弱的北风（图9）。因此低纬度的热通量被大量输运到北冰洋，促使该方向的海冰大量融化。由于这种风（气压）场的存在，波弗特涡旋发展旺盛。该段时间内，楚科奇海北部的海冰和东西伯利亚海湾的海冰不断地向中央区汇聚，并汇入波弗特涡旋的顺时针运动模式中，一部分聚集在格陵兰北部海洋和加拿大海盆，使得此区域的海冰聚合，密集度相比其他区域而言较高，海冰不易大量融化；另一部分跨越中央区往弗拉姆海峡输运，由此从北极输出出去（图11）。这可以解释2007年夏季海冰范围较2012年而言，加拿大海盆仍存在大片面积海冰未融、但东西伯利亚海湾海冰全部融化。到第274天，控制加拿大海盆的高压系统减弱、消失（图9d）。

图10　2012年夏季北极风场和气压场的空间分布（a-d分别对应第234、243、256和274天）Fig.10 Spatial distribution of Arctic wind and sea level pressure field in sum mer，2012，a-d of which correspond to 234th，243rd，256th，and 274th，respectively

2012年自第234天，楚科奇海为低压系统控制，白令海峡盛行强烈的南风，低纬度的暖空气携带热量经白令海输运到楚科奇海和北极中央区，促使楚科奇海以及北极中央区的海冰吸收热量而融化。同期，北极中央区被高压系统控制（图10a），致使穿极流区域的海冰作顺时针运动，海冰的向岸运动导致格陵兰岛以北的北极边缘海海冰聚合（图12a）。随后楚科奇海域低压强度降低，原本控制北极中央区的高压系统也削弱，其中心移到格陵兰岛，拉普捷夫海和东西伯利亚海为高压控制。白令海峡的南风减弱，北风逐渐占据主导地位。随着气压系统的发展，白令海峡和楚科奇海域处于低压和高压系统的交界处，被北风控制（图10b）。拉普捷夫海和喀拉海附近的海冰呈现整体一致性由北冰洋东部向西部运动的现象，格陵兰岛和加拿大群岛附近的海冰呈现离岸运动，造成加拿大海盆的多年海冰往东西伯利亚海输送（图12b，c）。海冰的这种运动模式导致其不断移向楚科奇海的无冰区域，加强海冰的辐散，导致破碎开裂。低纬海洋暖水的输入，有利于输运到楚科奇海域的海冰融化。第274天，楚科奇海域气压场又转为高压场控制，受此系统影响，楚科奇海、白令海峡盛行南风，加拿大海域、波弗特海域盛行向岸的海冰运动，东西伯利亚海海冰向北极中央区汇聚。此后，2012年北极海冰停止减少，开始明显增加，进入下一轮的结冰期。

对比2007年和2012年夏季的风场和气压场，可以发现这两年的风（气压）场的环流模式存在明显的差异。2007年波弗特海受高压系统控制，盛行反气旋式的风场环流，波弗特涡旋得以加强，使此海域的海冰作顺时针运动，并在加拿大群岛和格陵兰岛附近北部边缘海产生辐合，使得楚科奇海和东西伯利亚海的海冰穿越北极中央区由弗拉姆海峡输出。反气旋式风场的作用在楚科奇海盛行南风，携带低纬度的热通量进入北极，加速了北极海冰的融化。2012年受高、低压交界处北风的影响，北极东部海冰往西部输运，加拿大海盆的多年海冰离岸运动发生辐散，产生薄冰，移向东西伯利亚海，并最终移入楚科奇海域。由此可见，风（气压）场的动力作用对海冰的运动、辐散和再分布发挥着重要作用，由此产生的海冰运动和辐散的变化进一步促进海冰的减少。

图11　2007年夏季海冰密集度的空间分布和运动场（a-d分别对应第234、243、256和274天）Fig.11 Spatial distribution of sea ice concentration and motion fields in sum mer，2007，a-d of which correspond to 234th，243rd，256th，and 274th，respectively

4　结论

本文利用美国冰雪数据中心（NSID C）的逐月平均海冰运动数据，海冰逐日面积数据和美国环境预报中心/国家大气研究中心（N CEP/N C A R）的风速月平均再分析资料，以及欧洲中期天气预报中心的2007年和2012年高分辨率的逐日数据，分析了1979-2012年北极海冰的运动学特征，验证了风速与海冰的关系，以及2007与2012年海冰变化特征的分析，得到如下结论：

（1）1979-2012年间，北极海冰平均运动速度整体上呈现增加的趋势，冬季和夏季的变化率分别为（2.1 %±0.05 %）/a和（1.7 %±0.02 %）/a，在海冰大量减少的背景下，北极海冰的平均运动速度呈加快趋势，二者之间呈显著的负相关关系，相关系数为-0.70。同时，波弗特-楚科奇海域海冰的平均运动速度也呈现增加趋势，冬季和夏季增加趋势的变化率分别为（2.0 %±0.06 %）/a和（1.6 %±0.06）/a，该区域的海冰平均运动速度增加，将增加加拿大海盆的多年冰加速向其西边界的波弗特-楚科奇海域输运，在受到太平洋暖水入流的作用，海冰将会加剧融化和北极海冰的减少。弗拉姆海峡海域海冰的经向运动平均速度呈现逐年加强的趋势，反映北极中央区经弗拉姆海峡流出的海冰运动速度加快。冬季的增加趋势也要比夏季大得多，分别为（4.9 %±0.09 %）/a和（2.2 %±0.05 %）/a。海冰平均运动的加快导致北极和大西洋之间的海冰输运加强，使更多的海冰由北极中央区流向低纬度甚至流出北极，造成北极海冰的进一步减少。

图12　2012年夏季海冰密集度的空间分布和运动场（a-d分别对应第234、243、256和274天）Fig.12 Spatial distribution of sea ice concentration and motion fields in sum mer，2012，a-d of which correspond to 234th，243rd，256th，and 274th，respectively

（2）在1979-2012年间，风速也呈现增强的趋势；冬季增加的趋势大于夏季，这与海冰的平均运动速度变化趋势一致，二者有较为明显的正相关关系，冬夏季分别为0.50和0.48。

（3）对比2007年和2012年夏季风（气压）场环流、海冰运动及变化，发现在风场和气压场的动力作用下，北极海冰在2007年和2012年夏季发生了完全不同的运动模式和减少特征。2007年夏季波弗特海域的高压系统使得海冰在格陵兰岛和加拿大群岛以北汇聚，而另一部分跨越北极中央区由弗拉姆海峡输出北极。在2012年夏季，受高、低压系统交界处北向风控制，东西伯利亚海、拉普捷夫海和喀拉海的海冰由北极东部输运到西部，并移入楚科奇海域，该海域开阔环境和较低纬度海洋的热量输入，将加剧海冰输出或者消融，增加北极海冰的减少。

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Preliminary analysis of kinematic characteristics of Arctic sea ice from 1979 to 2012

Zuo Zhengdao1，Gao Guoping1，2，Cheng Lingqiao1，2，Xu Feixiang1
（1.Collegeof Marine Sciences，ShanghaiOcean University，Shanghai 201306，China；2.Key Laboratory of Sustainable Exploitation of Oceanic Fisheries Resources，Ministryof Education，Shanghai Ocean University，Shanghai 201306，China）

Abstract：Based on sea ice velocity and extent data provided by National Snow and Ice Data Center（NSID C），kinematic characteristics of the Arctic sea ice from 1979 to 2012 was analyzed，as well as the relationship between sea ice motion and extent.With the high resolution sea surface pressure（SLP）and wind data from European Center for M ediu m-Range W eather Forecasts（EC M W F）and sea ice velocity data from NSID C in 2007 and 2012，the effects of surface wind and sea level pressure on Arctic sea ice motion were also investigated.The results showed that the Arctic sea ice motion was accelerating with rate of 2.1 %/a in winter and 1.7 %/a in su m mer.In the Beaufort-Chukchi area and the Fram Strait area，the accelerating rates were 2.0 %/a and 4.9 %/a in winter，1.6 %/a and 2.2 %/ain su m mer，respectively.There was a significant negative correlation between seaice motion and sea ice extent，with a correlation coefficient was-0.77 from 1979 to 2012.The tendency of wind field in winter and su m mer was in accord with that of mean sea ice motion with correlation coefficients of 0.50 and 0.48，respectively.The influence of sea surface wind and sealevel pressure on seaice motion，divergence and redistribution was significant.From 234th to 273rd in su m mer of 2007，high pressure system controlled the Beaufort Sea，leading to southerly wind in Bering Strait and Chukchi Sea.As well as，the stronger Beaufort Gyre made sea ice detained in the central Arctic and the clockwise wind filed drove sea ice aggregate north of Greenland and Canadian Arctic Archipelago.In 2012，both the Bering Strait and the Chukchi Sea were at the junction of the low and high pressure systems，northerly wind during the same period as 2007.U nder the joint action oflow pressure and high pressure systems，sea ice was transported from the easttowards westin the Arctic Ocean.The multiyear seaicein the Canadian Basin was diverged driven by the offshore movement，and transported towards Chukchi Sea and increased the melting by the Pacific warm inflow.

Key words：Arctic；sea ice；sea ice motion；surface wind；sea level pressure

*通信作者：高郭平（1972—），男，江苏省泰州市人。E-mail：gpgao＠shou.edu.cn

作者简介：左正道（1988—），女，江苏省连云港市人，从事极地海洋-海冰相互作用研究。

基金项目：国家重点基础研究发展计划（973）全球变化研究重大科学研究计划项目（2015CB953900）；国家自然科学委员会基金项目（41276197）。

收稿日期：2015-05-15；

修订日期：2015-12-06。

中图分类号：P731.15

文献标志码：A

文章编号：0253-4193（2016）05-0057-13