北极海冰的快速减少是当前全球气候变化最显著的特征之一。在此背景下，海冰密集度较高的冰密集区正逐渐转变为海冰分布更稀疏、更为破碎的冰边缘区。这一转变显著影响了海冰的物理性质与空间分布，然而该转变如何影响大气-海冰-海洋系统的热交换，进而影响北极大气和海洋增暖放大效应，目前尚缺乏精确的量化评估。厘清这一转变过程对北冰洋热收支与气候放大效应的具体贡献，对于识别北极气候变化关键敏感区、理解北极放大效应机理及其对中低纬度地区天气气候的影响具有重要意义。

      近日，中国极地研究中心（中国极地研究所）（以下简称“极地中心”）自然资源部极地科学重点实验室极地气-冰-海相互作用研究团队，在《Journal of Geophysical Research: Oceans》上发表了题为 “Impacts of Transition From Pack Ice Zone to Marginal Ice Zone in the Arctic Ocean on Heat Exchanges Within the Atmosphere-Sea Ice-Ocean System” 的研究论文。该研究利用1979–2010年与1992–2023年两个时期冰边缘区发生频率的差异，识别出过去四十余年间由冰密集区向冰边缘区转变的关键区域，并量化了该转变过程对北冰洋热交换和气候放大效应的具体影响及其季节差异。

      研究揭示，与整个北冰洋的平均变化相比，冰密集区向冰边缘区的转变区域虽然面积有限，但其对大气-海冰-海洋系统热交换的放大效应极为显著，且呈现鲜明的季节性特征：

1.夏季，该转变导致冰-海表面短波辐射吸收显著增强，趋势为0.7 W m⁻² yr⁻¹，进而使上层海洋热含量增加，趋势为0.04 × 10⁸ J m⁻² yr⁻¹，加剧了海洋对短波辐射能量的存储。

2.冬季，该转变显著增强了长波辐射的交换，趋势约0.8 W m⁻² yr⁻¹，以及冰-海表面向上潜热和感热通量的释放，趋势分别为0.4和0.5 W m⁻² yr⁻¹。这直接导致了该区域近地面气温显著变暖，升温速率约0.2 K yr⁻¹，是北冰洋平均增温速率的两倍以上，凸显了该转变在北极近地表大气变暖放大效应中的核心作用。

3.在北极增暖放大突出的秋冬季，冰密集区向冰边缘区的转变对北极近地面气温变暖放大的面积加权贡献超过50%，约是其面积占比的1.5倍。

图1. （a）1979–2023年间一直是冰密集区、冰密集区向冰边缘区转变区域、冰边缘区向开阔水域转变区域内地表净总热通量的月趋势；（b、d）6月和12月地表净总热通量变化，虚线表示通过显著性检验的线性趋势，P < 0.05，数字表示趋势值；（c、e）6月和12月地表净总热通量趋势的空间分布

图2. （a、d）1979–2023年间一直是冰密集区、冰密集区向冰边缘区转变区域、冰边缘区向开阔水域转变区域内2米气温、上层100米海洋热含量的月趋势；（b、e）12月2米气温、上层100米海洋热含量变化，虚线表示通过显著性检验的线性趋势，P < 0.05，数字表示趋势值；（c、f）12月2米气温、上层100米海洋热含量趋势的空间分布

      尤为重要的是，研究发现热交换增强的放大效应主要发生在由冰密集区向冰边缘区转变的过程中，而非简单地发生在按传统海冰密集度定义的冰边缘区内。这表明，相比于冰边缘区位置和范围的变化，冰密集区向冰边缘区转变的过程对北极气候系统的热交换更为关键。因此，该转变区域可被视为北极气候变化及其远程影响的关键敏感区。随着海冰持续减少，这一敏感区将进一步北移，从而改变北极最强增温发生的位置，对北半球天气气候产生深远影响。

      该研究定量揭示了北极海冰从密集状态向稀疏状态转变这一过程对大气-海冰-海洋系统热收支的放大效应，明确了其在北极气候放大效应中的突出作用，为改进气候模式中冰边缘区复杂过程的参数化方案，进一步揭示气候和海冰变化对生物群落的空间迁移机制，以及更精准预测北极气候变化提供了重要的依据和视角。

      论文第一作者为极地中心陈颖博士后，通讯作者为雷瑞波研究员。此外，极地中心、武汉大学中国南极测绘研究中心、国家海洋环境监测中心的多名研究人员共同参与了此项工作。该研究得到了国家自然科学基金（42325604、42530407、42206259）和上海市“科技创新行动计划”启明星项目（24YF2750700）等的资助。

论文链接：

Chen, Y., Lei, R., Qu, M., Zhang, F., Pang, X., & Fan, P. (2026). Impacts of transition from pack ice zone to marginal ice zone in the Arctic Ocean on heat exchanges within the atmosphere‐sea ice-ocean system. Journal of Geophysical Research: Oceans, 131, e2025JC022995. https://doi.org/10.1029/2025JC022995

来源：中国极地研究中心（中国极地研究所）