大氣環流優勢模態對北極海冰變化的響應

王宏，周曉，黃菲，3*

(1.中國海洋大學 物理海洋教育部重點實驗室，山東 青島 266100;2.中國海洋大學 山東省高校海洋-大氣相互作用與氣候重點實驗室，山東 青島 266100；3.寧波大學 寧波市非線性海洋和大氣災害系統協同創新中心，浙江 寧波 315211)

大氣環流優勢模態對北極海冰變化的響應

Ⅰ.北極濤動

王宏1，2，周曉1，2，黃菲1，2，3*

(1.中國海洋大學 物理海洋教育部重點實驗室，山東 青島 266100;2.中國海洋大學 山東省高校海洋-大氣相互作用與氣候重點實驗室，山東 青島 266100；3.寧波大學 寧波市非線性海洋和大氣災害系統協同創新中心，浙江 寧波 315211)

利用美國冰雪中心海冰密集度數據，分析了1979-2012年北極海冰面積的時間變化特征，發現北極海冰具有顯著的年代際變化特征，分別在1997和2007年前后存在兩次年代際轉型突變點，相應的大氣環流優勢模態——北極濤動(AO)也存在顯著的時空變化。1979-1996年階段海冰下降趨勢較弱并以較強的年際振蕩為主，AO模態較強且顯示出低頻振蕩特征；1997-2006年階段北極海冰快速減退趨勢占優，同時伴隨著較弱的年際振蕩，AO模態減弱且振蕩周期縮短；2007-2012年階段海冰范圍較快下降同時具有極強的年際振蕩，方差變化是前兩個階段的2～3倍，AO不僅強度加強，空間結構也發生了變化，極渦中心分別向格陵蘭島和白令海峽一側延伸，這種結構有利于極地冷空氣入侵歐洲和北美。利用ECHAM5大氣模式進行的數值試驗結果也證實了較強振蕩的海冰強迫對AO模態的改變具有決定作用。

北極海冰；北極濤動；大氣環流；年際振蕩；年代際差異

1 引言

北極作為地球冷源之一，北極地區主要由海冰覆蓋。海冰具有與海洋完全不同的地表反照率[1]，海冰的融化和凍結，可以改變北極地區對熱量的吸收；而海冰隔絕大氣和海洋，當海冰消失后，則會引起海洋大氣的直接熱交換，會對大氣系統產生影響[2]。同時海冰的融化和凍結，也從大氣吸收或釋放熱量，對大氣有加熱和冷卻作用，因此海冰本身也具有對大氣環流的驅動作用。由于北極存在海冰-反照率的正反饋機制[3]，一旦給北極海冰一個擾動，就會引起海冰的一系列快速變化并持續下去，這也是北極海冰稱作氣候系統臨界點的原因[4]。

近幾十年北極地區海冰一直在持續減退[5—10]，而夏季北極海冰銳減尤其顯著[11]，從而海冰的季節振幅顯著增強[10，12]。海冰變化也會反饋給大氣環流，很多研究指出近些年北半球一些冷冬和暴雪事件，都與北極海冰的銳減有關[13—17]，而且也會導致大氣環流異常響應[18—22]。北極濤動(AO)是北半球中高緯度大氣環流異常的主要模態，能夠反映中上層極渦強度的調整[23]。而AO作為近地面大氣變化的主要模態，更能體現大氣對于下界面改變的響應。同時AO也能夠影響海冰分布[24]，從而進一步對大氣進行反饋。前人對于海冰和北極濤動的研究，主要集中在海冰指數和AO指數的相關，研究發現，近年來由于全球變暖北極海冰加速融化，在20世紀90年代以前AO呈現出與全球變暖一致的上升趨勢[25]，且AO與北極海冰變化存在很強的耦合關系[24，26]，但在此之后AO指數卻呈現出下降的趨勢，特別是最近幾年北極海冰快速融化并屢創歷史之最，AO的振幅變化卻越來越小并與海冰之間的耦合關系出現“退耦”現象[20，27]。在這樣的不同年代背景下，海冰異常變化對北極濤動有何影響？其空間結構有哪些顯著改變？并對北半球氣候存在什么樣的潛在影響？這些將是本文重點關注的主要問題。

2 資料與方法

本文使用的觀測數據主要有：

(1)美國國家冰雪數據中心(National Snow and Ice Data Center)Bootstrap Sea Ice Concentrations from Nimbus-7 SMMR和DMSP SSM/I-SSMIS，Version 2海冰密集度數據[28]，使用1979-2012年日平均資料，空間分辨率為25 km×25 km。為表征北極海冰變化特征，利用北極海冰密集度數據計算北極海冰覆蓋范圍(Sea Ice Extent，SIE)月平均指數，定義為海冰密集度大于15%的格點的面積累加，它能很好地表征海冰面積的變化。

(2)為分析北極濤動變化，使用了1979-2012年NCEP/NCAR Reanalysis的月平均再分析資料[29]的海平面氣壓場(SLP)以及500 hPa位勢高度場，水平分辨率為2.5°×2.5°。

使用了回歸分析和合成分析，對北極濤動模態的年代際差異進行檢驗。在回歸分析和合成分析中分別使用F檢驗和t檢驗進行顯著性檢驗。對合成分析中樣本的選取，采用標準化的時間序列絕對值超過0.8的樣本年進行物理量合成。

為驗證北極海冰變化對AO的可能影響，進行了模式敏感性試驗，使用德國Max Planck Institute for Meteorology開發的ECHAM5大氣模式，模式采用T63網格，運行50年，選取后40年數據進行分析。

3 北極海冰的年代際變化

Wang和Ikeda[25]通過分析1900-1999年北極海冰的Arctic Sea-Ice Oscillation(ASIO)模態，指出北極海冰存在較長周期的年代際變化，尤其是在1978年以后海冰發生快速降低趨勢。Comiso和Fumihiko[7]用不同微波輻射計的海冰反演數據分析了1979-2006年SIE指數變化，指出1996年前后月平均SIE指數變化存在不同變化特征，1996-2006年海冰變化年際振蕩小，呈現超過8%/(10 a)下降趨勢。而1979-2006年的SIE整體下降趨勢為3.383%/(10 a)。Ogi和Rigor[30]分析了9月份的海冰數據也指出海冰的下降趨勢在1996年前后存在顯著不同，1996-2010年SIE的線性趨勢為-18%，相比之下，1979-1996年的SIE線性趨勢為-4%。上述研究均表明1996年前后北極海冰的確存在年代際變化，但這些研究主要關注線性趨勢的年代際變化，本文將從線性趨勢和年際振蕩兩個方面進行分析。

圖1為1979-2012年北極月平均SIE指數的變化曲線，可以看到在1996年前后下降趨勢存在顯著變化，其中1979-1996年的線性趨勢為-2.53%/(10 a)，1997-2006年的線性趨勢為-8.42%/(10 a)，同樣我們也計算了1979-2006年的線性趨勢為-3.43%/(10 a)，與Comiso和Nishio[7]計算的-3.383%/10a相近。同時，1979-1996年階段具有較強的年際振蕩，從圖1中可以看到，去趨勢振蕩方差貢獻比占時間序列總方差的85.3%。而1997-2006年階段，下降趨勢方差貢獻為主(占總方差61.1%)，去趨勢方差貢獻遠遠小于前一階段的貢獻比，第二階段SIE變化主要表現為線性下降為主，年際振蕩較弱。

2007-2012年SIE又表現為與第二階段不同的變化特征，最顯著的是具有十分強烈的年際振蕩。這一階段的線性趨勢為-6.27%/(10 a)，比第二階段的-8.42%/(10 a)有所降低，但從時間指數的方差上看，趨勢方差貢獻只占到總方差的3.1%，而去趨勢方差貢獻則達到96.9%，說明第三階段主要體現為海冰的年際振蕩特征。從圖2的小波分析圖中，可以看到1996-2007階段，5年以下周期都不通過置信度檢驗；而第一階段和第三階段都存在顯著的年際振蕩周期。

因此，結合年代際和年際變化特征，可以將1979-2012年劃分為3個海冰具有不同變化特征的階段。第一階段具有相對較弱的下降趨勢，同時具有很強的年際變化，下降趨勢為-2.53%/(10 a)，SIE時間序列方差為1.555×105km2，其中去趨勢方差貢獻為85.3%；第二階段具有快速下降趨勢，同時具有較弱的年際變化，下降趨勢為-8.42%/(10 a)，方差為1.164×105km2，其中線性趨勢方差貢獻為61.1%；第三階段表現為最強的年際振蕩，SIE方差為4.162×105km2，去趨勢方差貢獻為96.9%，同時線性趨勢為-6.27%/(10 a)。

海冰在快速衰減同時，年際振蕩從強到弱再到更強，特別是2007和2012年夏季北極海冰范圍連續出現創紀錄的低點，而冬季海冰的凍結范圍卻顯著增大，造成更加劇烈的年際振蕩，這種變化可能會對大氣環流產生更深遠的影響。

圖1 1979-2012年北極SIE指數變化趨勢Fig.1 The Arctic sea ice extent index from 1979 to 2012黃線表示1979-1996年，紅線表示1997-2006年，藍線表示2007-2012年變化；圖中表格3列分別為總體方差σ2，線性趨勢方差貢獻比線性趨勢方差貢獻比總體方差的單位為106km2Yellow line indicates 1979-1996,red line indicates 1997-2006,blue line indicates 2007-2012;the table lists teh variance of the total SIE timeseries(σ2),the variance ratio between SIE trend line and total timeseries(),the variance ratio be-tween SIE detrend timeseries and total timeseries()for three periods (unit is 106km2)

圖2 北極海冰月平均SIE指數的Molet小波分析(陰影區表示過90%信度區域)Fig.2 Wavelet analysis of monthly sea ice extent based on a Molet wavelet(the shading indicates the area above 90% confidence level)

4 大氣環流優勢模態的年代際變化

從前面分析中可以看到北極海冰具有顯著的年代際變化，那么對應于不同時期的大氣環流又是如何響應？圖3a～d展示了不同階段SIE月平均指數回歸到SLP場的空間分布，可以看到，雖然1979年以后海冰3個階段都為下降趨勢，但是得到的空間回歸場差異很大，這說明這3個階段中，與海冰相關的大氣環流可能受海冰的年際振蕩影響較大。Quadrelli和Wallace[31]曾指出北半球SLP場存在兩個主要模態：AO和類太平洋-北美型(PNA)模態(PNA*)，分別是EOF分析的第一、二模態，可以解釋北半球大氣環流變化的大部分方差貢獻。但Overland和Wang[32]在2005年研究中又指出2000-2005年春季SLP異常場的合成場與1950-1999年冬季(DJF)海平面氣壓場EOF的第三模態空間場更為接近，說明EOF第三主成分的作用也不可忽視。如果與海冰相關的大氣環流發生了改變，那么相應的大氣環流主要模態是否也發生了改變，無論第二、三模態如何，北半球大氣環流的優勢模態第一模態總是AO模態，因此后文主要研究在AO模態在不同年代階段中的時空變化特征。

圖3 北極SIE月平均指數回歸北半球海平面氣壓場(斜線區表示過80%回歸信度區域)Fig.3 Regression of SIE monthly index with sea surface pressure (white backslashes indicate the area above 80% confidence level)

北極濤動是北半球中高緯度大氣環流的主導模態，代表了北極地區大氣環流的重要氣候指數，定義為20°N以北SLP距平場的主成分分析(EOF)第一模態。當它正位相時，北極與中緯度的氣壓差較正常加強，中緯度西風急流加強，限制極區冷空氣向南擴展；當它處于負位相時，系統的氣壓差較正常減弱，中緯度西風減弱，冷空氣較易向南侵襲。

圖4展示了1979-1996和1997-2006年階段EOF第一模態空間分布(圖4a，c)以及兩個模態的差值場(圖4b，為圖4c與圖4a之差)，為了驗證這個模態差值場是否可信，我們先分別用每個階段的PC1超過0.8標準方差的SLP場進行合成，然后再用兩個合成場做差值，得到圖4d。從圖4a，c可以看出，兩個階段EOF分析的第一模態都為典型的AO模態，但第二階段AO的極地低渦更向南擴張，極渦邊緣低壓槽波數增加。兩個年代時段AO的主要差異(圖4b)表現在北冰洋地區、北大西洋中高緯度地區以及白令海峽在1997-2006年階段為正異常，環繞極區正異常區域外側，包括歐亞大陸北側、北太平洋、北美大陸北部，以及太平洋中緯度為負異常，存在顯著差異的區域主要分布在北冰洋、歐亞中高緯度地區以及北美東部地區(圖4d)，這表明第二階段AO模態相比第一階段是減弱的。

圖4 1979-1996和1997-2006年階段海平面氣壓場的EOF第一模態(a，c)，1997-2006與1979-1996年階段的模態差值場(b)，兩個階段PC1大于0.8標準差的海平面氣壓場的合成場的差值場(d)，斜線區表示過80%信度區域Fig.4 The first leading EOF mode of sea level pressure for 1979-1996 (a)，1997-2006(c). The difference between 1997-2006 and 1979-1996 (b). The difference of regressed SLP by PC1 for two epochs ( 1997-2006 minus 1979-1996)(d). White lines donate the area that the significant level above 80% confidence level

注意到在亞洲北部從烏拉爾山到庫頁島一帶為顯著負異常，而格陵蘭島一帶則為顯著正異常(圖4d)。對比圖3中海冰變化導致的大氣環流異常分布(圖3b，c)可以發現，1997-2006年北極海冰快速減退對應著AO的負位相，歐亞和北美中緯度均產生SLP異常降低。對比圖4d和圖3c可以發現，亞洲北部的顯著負異常可能主要由海冰快速減退引起的，而格陵蘭地區和阿拉斯加地區的顯著正異常則可能主要由海冰的年際振蕩貢獻抵消了線性趨勢的貢獻所導致。

2007-2012年階段的EOF第一模態與1979-1996，1996-2006年兩個階段都進行了比較，發現第三階段與前兩個階段的模態差值場空間分布比較類似，這里只展示2007-2012與1997-2006年階段的模態差值比較，如圖5。可以看到兩個階段AO模態的差異(圖5b)主要在格陵蘭島附近、北太平洋區域以及白令海峽南側庫頁島到阿拉斯加的負異常，模態差值場的負異常中心并不在北極點附近，而是存在兩個分別偏向北大西洋和北太平洋的中心。中低緯度基本為正異常，在北大西洋、東北太平洋、歐亞大陸存在3個正異常中心。顯著區域基本集中在極渦兩大洋的負異常中心和環中緯度的正異常區(圖5c)。這說明第三階段AO總體上來看強度加強，負異常中心向格陵蘭島一側移動，同時負異常區域向白令海峽、阿拉斯加一側延伸，冷空氣更容易直接輸送到這兩個地區。同時在亞洲中部正異常，則加強了亞洲和極區的氣壓梯度，不利于冷空氣從西伯利亞地區向南輸入。這有點像是AO模態在第三階段加強，但更重要的是AO模態空間結構變化。

圖5 1996-2006和2007-2012年階段海平面氣壓場的EOF第一模態(a，c)，2007-2012與1996-2006年的模態差值場(b)，兩個階段PC1大于0.8標準差的海平面氣壓場的合成場的差值場(d)，斜線區表示過80%信度區域Fig.5 The first leading EOF mode of sea level pressure for 1996-2006 (a)，2007-2012(c). The difference between 2007-2012 and 1996-2006 (b). The difference of regressed SLP by PC1 for two epochs (2007-2012 minus 1996-2006)(d). White lines donate the area that the significant level above 80% confidence level

前面提到，2007-2012階段的AO模態與前兩階段AO模態的差值場相近，但從海冰年代際變化趨勢上看，似乎應該是第三階段與第二階段相近，而AO模態差值場卻沒有支持這個假設。第三階段的AO模態，相比第一、第二階段都表現為類似空間結構的差值場，區別就是第三階段與第二階段的差值場更顯著一些，而與第一階段的差值場稍弱。從海冰變化特征上看，第三階段最大的特點是海冰的年際振蕩十分強烈，占據時間序列總方差的96.7%，而第一階段年際振蕩方差貢獻為85.3%，第二階段年際振蕩方差貢獻為38.9%。因此第三階段AO模態與第一、二階段AO模態相近的差值場，說明這種差異可能主要與海冰的年際振蕩相關較大。

綜合圖4、圖5以及海冰變化分析，可以得出，海冰快速融化的年代際變化特征，對應于AO模態強度減弱(正負異常中心都減弱)，一方面不利于極地冷空氣對于中緯度的侵擾，同時也容易使得AO正負位相的轉換，如圖6，在1996-2007年階段，AO的振幅相比第一階段偏弱，同時AO正負振蕩周期大大縮短。第三階段海冰具有強烈的年際振蕩，對應AO模態在格陵蘭島附近，以及白令海峽周圍加強，導致北美和歐洲更容易出現極端低溫事件，但對于亞洲北部，則更容易出現暖冬。從圖6的第一模態時間系數變化曲線來看，2007年以后的AO模態負位相振幅增強，這可能是由海冰的較強的年際振蕩強迫的。而第二階段中海冰快速減少，但海冰年際變率較弱，同時AO模態強度減弱，可能是海冰與極區大氣共同變暖緣故，但此時海冰與大氣的相互作用還較弱。到第三階段，夏季北極出現大量無冰的開闊海域，從而出現較強的海氣相互作用，而無冰海域主要出現在波弗特海，以及北大西洋入口區，在第三階段AO模態負異常區域，也就是這兩個區域附近。這兩塊區域的年際變率，影響了AO模態的空間分布發生中心偏移，也使得AO模態在這兩個區域加強，從而進一步影響西歐和北美部分。而AO模態的正負位相轉換，在第三階段仍然表現為1～2 a的短周期振蕩，而不再像90年代以前AO正負位相具有較長的振蕩周期，說明極地對大氣的影響更加活躍。

圖6 各階段EOF第一模態時間系數(經過11點平滑，其中黑線為1979-2012年，藍線為1979-1996年，紅線為1997-2006年，綠線為2007-2012年)Fig.6 PC1 of monthly sea level pressure for 1979-2012(black line)，1979-1996 (blue line)，1997-2006(red line)，2007-2012(green line) with 13-points smoothing

5 海冰變化影響北極濤動年代際響應的模擬驗證

從前面分析可知，第三階段的AO模態相比前兩個階段，極地負異常中心向格陵蘭島一側遷移，南側負異常邊緣向白令海峽、阿拉斯加地區延伸。這種模態變化分析可能與增強的海冰年際振蕩相關，但第三階段的海冰年際振蕩信號中還同時包含了較強的線性下降趨勢(-6.27%/(10 a))。另外雖然我們是根據海冰的變化特征劃分的年代時段，進而分析AO模態的年代際差異，但這種模態差異是否由海冰變化造成的？因此我們繼續用模式結果來進行驗證。

采用ECHAM5模式，分別用1979-1996年氣候態多年月平均海冰(控制組)和2007年海冰(試驗組)作為強迫場驅動大氣，兩組試驗各運行50年，選取后40年數據進行分析。兩組試驗只改變了北極地區海冰以及相應的海溫場，北極以外地區均為氣候平均態，這樣扣除了中緯度和熱帶海溫如ENSO信號的影響，來檢驗海冰強的年際振蕩對于大氣的驅動響應。2007年海冰具有2007年以后海冰變化的特性，有較強的年際振蕩，夏季最低海冰面積衰減到3.8×106km2，幾乎是1979-1996年夏季平均態的一半，而冬季海冰減少只有不到10%，如圖7所示。

圖7 控制組與實驗組北極海冰覆蓋范圍季節變化曲線Fig.7 Sea ice extent of seasonal cycle of experiment and control

圖8展示了控制組和試驗組海平面氣壓EOF的第一模態(圖8a，b)，以及第一模態的差值場(圖8d)。可以看到兩組試驗的第一模態仍然是典型的北極濤動，而其差值場(圖8d)與圖3d有類似的空間分布，特別是中高緯度地區，表明近年來北極海冰的快速融化和強的年周期振蕩確實是造成北極濤動年際變化的主要因素。另外注意到差值場(圖8d)與圖5d也有類似的空間結構，在極區附近的格陵蘭島以及白令海峽區域有負異常，極區存在的兩個負異常區域外，圍繞著環狀的正異常區域。但模式模擬與觀測顯著差異的地方是，模式模擬的AO模態差異場緯度都偏高，正負異常區域向極地縮進。圖5d觀測的正異常區域基本位于60°N以南，一直延續到20°N以南。但模式模擬的模態差異(圖8d)正異常區域位于60°～75°N之間，正異常位置緯度偏高，同時范圍狹窄的多。而極區部分的模態差異的負異常區域，在觀測模態異常場中可以向南延伸到60°N(圖5b)，而模式模擬中，主要在極區附近。圖5是相對于AO減弱海冰以下降趨勢為主變化的第二階段的差異，對比數值模擬結果說明依賴于2007年較強的海冰季節循環強迫，能夠激發出類似圖5d的AO模態變化，揭示出第三階段中AO模態的改變，的確是與海冰加劇的年際振蕩相關。但同時，圖5d的信號中包含了大氣對北極海冰快速下降的線性趨勢的響應(圖3c)，由于模式中海冰僅僅作為大氣的固定強迫場，而沒有海冰對大氣的反饋作用，因此可能會低估大氣最終的實際響應效果。圖8c展示了控制實驗和敏感實驗SLP第一模態時間系數的概率譜分析，可以看到當北極海冰減少后，AO模態的正負位相偏差總體上相比并不明顯，只在極端值域上有所增強。

6 結論和討論

本文利用美國冰雪數據中心的北極海冰密集度數據分析了1979-2012年海冰覆蓋范圍的時間變化特征，并根據年際變化特點將北極海冰變化劃分為3個階段，1979-1996年階段，海冰下降趨勢為-2.53%/(10 a)，同時具有較強的年際變化；1997-2006年，SIE呈現快速的下降趨勢，下降趨勢為-8.42%/(10 a)，同時年際變化較小，年際振蕩方差貢獻為38.9%；2007-2012年，北極海冰SIE整體下降趨勢減緩(-6.27%/(10 a))，具有最強的年際振蕩，年際振蕩方差貢獻占總方差96.9%。

根據北極海冰變化的年代際特征，研究3個時期內北極濤動年代際差異，來分析北極海冰對北極濤動的可能影響。當北極海冰在第二階段(1997-2006年)快速衰減時，北極濤動表現為強度減弱，正負振蕩周期縮短。第三階段，海冰具有強烈年際振蕩時，北極濤動表現為極地負(正)異常中心向格陵蘭島一側偏移，同時極地負(正)異常區域向白領海峽一側延伸，而亞洲中緯度正(負)異常加強。則在AO正位相時，北歐和北美容易受到冷空氣侵襲，而亞洲容易出現暖冬。而負位相則相反。

敏感試驗結果證明，當海冰年際振蕩較強時，可以激發出AO模態異常中心向格陵蘭島和白令海峽偏移和延伸的空間結構，但模式與觀測存在一定差異，主要是負異常中心偏弱，正異常中心緯度偏高。說明海冰的異常變化，對于大氣的響應，還需要有更多的正反饋機制起作用，需要進一步研究。

圖8 敏感實驗(a)和控制實驗(b)海平面氣壓場EOF第一模態，兩組實驗時間系數的概率譜分布(c) (其中紅線表示實驗組，藍色柱表示控制組)，圖a與圖b模態差值場(d)，斜線表示過80%信度區Fig.8 The first leading EOF mode of sea level pressure for experiment run(a)，control run (b). The PDF analysis of PC1 for two runs (c，red line for control run and blue bar for control run). The difference of regressed SLP by PC1 for two runs (d，white lines donate the area that the significant level above 80% confidence level)

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Response of dominant mode for atmospheric circulation in northernhemisphere to the accelerated decline of Arctic sea ice：I.the Arctic Oscillation

Wang Hong1，2，Zhou Xiao1，2，Huang Fei1，2，3

(1.KeyLaboratoryofPhysicalOceanography，MinistryofEducation，OceanUniversityofChina，Qingdao266100，China; 2.KeyLaboratoryofOcean-AtmosphericInteractionandClimateinUniversitiesofShandong，OceanUniversityofChina，Qingdao266100，China; 3.NingboCollabrativeInnovationCenterofNonlinearHarzardSystemofOceanandAtmosphere，NingboUniversity，Ningbo315211，China)

Based on the data of Arctic sea ice concentration from National Snow and Ice Data Center (NSIDC)，the variability of Arctic sea ice extent (SIE) from 1979 to 2012 has been analyzed. The result shows that the changes of Arctic SIE had two decadal shift points in 1997 and 2007 respectively，and experienced three different periods: during 1979-1996，the SIE is downtrend and with strong interannual variability. Arctic Oscillation(AO) is in its strong phase and has low frequency oscillation; during 1997-2006，the interannual variability of SIE is weak but the linear downtrend is strongest. The strength of AO is weakened and AO has shorter period oscillation; during 2007-2012，the sea ice experienced a strongest interannual variability and slower downtrend than in 1997-2006. The interannual variability of AO is stronger that induces two negative anomaly centers move toward Greenland north Atlantic and stretch to Bering Strait，respectively. This pattern is conducive to transport the cold air to the North America and Europe. Experiments with ECHAM5 atmospheric circulation model proved that the strong interannual variability of sea ice is the key for the changes of AO mode for 2007-2012 period.

Arctic sea ice; Arctic Oscillation; atmospheric circulation; interannual variability; decadal changes

2015-04-15；

2015-08-20。

全球變化研究國家重大科學研究計劃項目(2015CB953904，2012CB955604)；國家自然科學基金委員會-山東省人民政府聯合資助海洋科學研究中心項目(U1406401)。

王宏(1979—)，女，內蒙古喀喇沁族人，博士，主要從事氣候變化數值模擬的研究。E-mail:wanghong@ouc.edu.cn

*通信作者：黃菲，女，陜西省寶雞市人，教授，主要從事氣候動力學研究。E-mail：huangf@mail.ouc.edu.cn

10.3969/j.issn.0253-4193.2015.11.006

P731.15

A

0253-4193(2015)11-0057-11

王宏，周曉，黃菲. 大氣環流優勢模態對北極海冰變化的響應 Ⅰ. 北極濤動[J]. 海洋學報，2015，37(11): 57-67，

Wang Hong，Zhou Xiao，Huang Fei. Response of dominant mode for atmospheric circulation in northern hemisphere to the accelerated decline of Arctic sea ice：Ⅰ. the Arctic Oscillation[J]. Haiyang Xuebao，2015，37(11): 57-67，doi：10.3969/j.issn.0253-4193.2015.11.006