北极海冰快速变化及大气优势模态响应

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1、谨以此文献给:我所敬爱的老师，友谊长存的朋友，以及挚爱的家人！——周晓万方数据北极海冰快速变化及大气优势模态的响应学位论文答辩日期：指导教师签字：答辩委员会成员签字：万方数据独创声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得（注：如没有其他需要特别声明的，本栏可空）或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日----------------------

2、-----------------------------------------------学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，并同意以下事项：1、学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。2、学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权清华大学“中国学术期刊(光盘版)电子杂志社”用于出版和编入CNKI《中国知识资源总库》，授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论

3、文作者签名：导师签字：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据北极海冰快速变化及大气优势模态的响应摘要本文采用美国冰雪中心以及欧洲哈德莱数据中心的海冰密集度数据，详细分析了1979年至2012年34年间北极海冰的变化特征。研究结果表明，北极海冰正在经历着一个快速变化的过程，海冰覆盖范围整体呈现减少趋势，但存在两次年代际转型，主要变化特征分为三个阶段：①1979年~1996年，②1997年~2006年，③2007年~2012年。第一阶段海冰线性减少趋势相对较小，年际振荡振幅适中；进入1997年之后，北极海冰快速减少，其线性减少趋势达到之前的三倍以上，但年际振荡振幅很小；在2007年之后，北极海冰

4、线性减少趋势不显著，但振幅急剧增加。空间上，海冰变化中心区域逐渐由边缘海区向北极中央海区扩展。与此同时，季节变化特征明显改变：融冰开始时间提前，结冰时间推后，融冰期时间延长，季节振荡加剧。此外，随着北极整体海冰的减少，北极中央区海冰近些年来也呈现出不断减少的趋势。通过数值试验分析大气对于北极海冰快速变化的异常响应，我们发现：随着北极海冰的逐渐减少，会引起北极局地明显的升温现象，同时导致局地海平面气压降低，而中纬度地区海平面气压场升高。而海冰的变化还会直接影响到北极涛动（AO）和偶极子型（DA）的改变。从模式结果来看，随着北极海冰的逐渐减少，北极涛动逐渐向正位相偏转，同时极端AO发生频率增加，平

5、均强度增大。这有可能导致中高纬度大气振荡加剧，极端天气现象发生概率增加。为研究未来北极海冰的变化特征，综合考虑北极海冰的变化特征，采用四个独立的指标描述模式对海冰的模拟性能，建立了一套全新的模式评价标准，从31个含有海冰模块的第五次耦合模式比较计划（CoupledModelIntercomparisonProjectPhase5，CMIP5）模式结果中筛选出6个能够很好地模拟出北极海冰历史变化特征的数值模式，并以此为基础，研究未来北极海冰的变化特征。结果表明，北极海冰最早可能在2040年之前达到夏季无冰现象，即所有多年冰消失，全部转化为一年冰，同时海冰范围变化的振幅急剧增加。在极端情况下（RC

6、P8.5情境），至本世纪末，融冰期由目前的每年7月中旬开始10月结束转变为每年4月开始次年1月结束，融冰时间延长近200天。同时，北极海冰变化也由边缘海区向北极中央海区扩展，到本世纪末，海冰变化的中心区域可能位于北极点附近。万方数据同时，根据模式结果预测，未来的北极涛动有向正位相转变的倾向。关键词：北极海冰；季节变化；无冰期；北极涛动万方数据RapidchangeoftheArcticseaiceandresponseofdominantmodesoftheatmosphereAbstractBasedonthedataofArcticseaiceconcentrationfromNation

7、alSnowandIceDataCenter(NSIDC)andHadleyCenter(HC),weanalyzethecharacteristicofArcticseaicefrom1979to2012.ItturnsoutthatArcticseaiceisundergoingarapidprocessofchange.Theseaiceextenthasatrendofdecreasean