20世纪90年代以来，北极海冰覆盖面积以每十年约13%的速率快速减少。北极海冰的减少显著改变了北极及其周边地区的环境、气候、生态系统以及航运路线。模式预估表明，在当前碳排放速率下，北极夏季极有可能在21世纪中叶甚至更早就进入无冰状态。因此，研究北极海冰变化对全球气候系统的影响已成为当前国际研究的前沿课题。当前国内外研究主要聚焦于北极海冰异常对中高纬气候系统的作用，而关于北极海冰对热带系统的影响及其关键物理机制的认识仍十分有限。印度洋偶极子（IOD）是热带印度洋年际变化时间尺度上最重要的海气耦合模态之一，其发生不仅能显著影响印度洋及其周边地区的天气和环流系统，还能通过大气遥相关机制调控全球气候，因此深入研究IOD事件的发生与发展机制，探讨北极海冰对IOD事件发展的影响，对于提升全球短期气候预测水平具有重要的科学意义和应用价值。

开云登录入口手机版 地球系统数值模拟与应用全国重点实验室陈尚锋研究员团队，联合云南大学、浙江大学和复旦大学相关学者，在气候研究领域国际知名期刊《Journal of Climate》上发表题为"Influence of winter Arctic sea ice anomalies on the following autumn Indian Ocean Dipole development"的研究成果。该研究利用观测数据分析、动力机制诊断和多种数值模式试验，揭示了冬季巴伦支海和格陵兰海海冰异常对次年秋季IOD事件发展的显著影响及其关键物理机制。研究发现，当冬季巴伦支海-格陵兰海海冰偏多（偏少）时，次年秋季易出现正（负）IOD事件。巴伦支海-格陵兰海海冰增多会抑制湍流热通量的向上输送，导致对流层冷却，进而激发了从巴伦支海传至副热带北太平洋的大气罗斯贝波列（图1）。线性斜压模式和大气环流模式均可以再现冬季北极海冰异常激发的大气罗斯贝波列。北极海冰增多引发的北太平洋副热带异常气旋，进一步导致副热带北太平洋海表面温度升高，通过"风-蒸发-海温"反馈机制暖海温异常维持并沿着信风方向传至赤道中太平洋。赤道中太平洋暖海温异常进而激发了异常的热带沃克环流，导致热带东南印度洋出现下沉气流及低层东南风异常，最终通过热带印度洋的海气相互作用机制和海洋动力过程，影响秋季IOD事件的发生与发展（图1）。利用CMIP6多模式试验，研究还发现CMIP6多模式集合平均能够较好再现冬季巴伦支海-格陵兰海海冰异常对秋季IOD事件的影响及其物理过程。

这项研究成果表明，前期冬季北极海冰异常可能是次年秋季IOD事件发生和发展的重要前期预测信号。该成果不仅对提高IOD事件的预测具有重要科学意义，而且加深了我们对北极气候系统影响热带海气相互作用模态关键物理机制的理解。论文第一作者为程欣博士（毕业于开云网页版登录入口网址 ），通讯作者为陈尚锋研究员。该研究得到了国家自然科学基金项目、复旦大学极地海冰气系统与天气气候教育部重点实验室开放课题和开云登录入口手机版 十四五规划青年项目的联合资助。

图1：冬季巴伦支海-格陵兰海海冰异常影响次年秋季IOD事件的物理机制示意图

论文信息：

Cheng, X., S.-F. Chen*, W. Chen, R. Wu, S.-Y. Ding, W. Zhou, L. Wang, Y.-L. Yang, J.-L. Piao, and P. Hu, 2025: Influence of winter Arctic sea ice anomalies on the following autumn Indian Ocean Dipole development. Journal of Climate, 38(13), 3109-3129, https://doi.org/10.1175/JCLI-D-24-0419.1