《Atmospheric Research》：Physical mechanism of winter extreme sea ice decline events from a Pan-Arctic viewpoint
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•动力强迫主要控制楚科奇海的海冰变薄。•热力学过程，尤其是表面敏感热通量（SSHF），主导了白令海的海冰减少。•动力过程约占巴伦支海-喀拉海（BKS）海冰损失的40%。•相似的波列触发极端的暖化或湿化事件。引言在过去几十年中，北极海冰经历了显著的波动变化，其驱动因素是人为强迫
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动力强迫主要控制楚科奇海的海冰变薄。
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热力学过程，尤其是表面敏感热通量（SSHF），主导了白令海的海冰减少。
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动力过程约占巴伦支海-喀拉海（BKS）海冰损失的40%。
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相似的波列触发极端的暖化或湿化事件。
引言
在过去几十年中，北极海冰经历了显著的波动变化，其驱动因素是人为强迫与天然强迫的复杂相互作用。这些海冰变化通过反馈机制，经由多种热力学和动力过程调节大气环流及中纬度天气，凸显了北极海冰变化在气候方面具有广泛的影响（Romanowsky等，2019；Gong等，2025；Luo等，2024；Xia等，2024；Xu等，2025；Zhang等，2022）。此前的研究表明，1953年至1970年间，北极海冰经历了整体扩张趋势，受人为气溶胶、天然强迫和平流层臭氧扰动的调制（Kong和Liu，2023）。相比之下，自1970年代以来，海冰持续退缩，主要由温室气体驱动的增温所推动，次要强迫则来自人为气溶胶的减少和生物质燃烧排放（Lee等，2025；Notz和Stroeve，2016）。
北极海冰变化也横跨多十年际、年际和亚季节时间尺度，受海-气耦合过程调制（Cai等，2021；Shi等，2024）。在多十年际尺度上，海洋环流波动——尤其是大西洋经向翻转环流的变率——调节向极海洋热输送，对海冰演化产生持续影响（Day等，2012；Liu和Fedorov，2022；Lee和Liu，2023；Lee等，2025）。同时，与不同太平洋十年际振荡和大西洋多十年际振荡阶段相关的大气环流，也可通过调节向极暖湿空气输送路径，在十年级时间尺度上调控海冰变化（Kim等，2000）。大量文献还记录了大气环流在年际时间尺度上对海冰变化的动力和热力学影响，关键环流模态包括北大西洋涛动（NAO）、北极涛动和偶极异常（Laxon等，2003；Luo等，2017；Yu等，2025；Wang等，2009；Wu等，2013；Wu等，2015；Kim等，2022；Liu等，2021；You等，2022）。
随着北极海冰覆盖范围的显著变薄，海冰对大气强迫变得越来越敏感，尤其是在亚季节时间尺度上（Kwok和Rothrock，2009；Tschudi等，2016；Luo等，2019）。天气系统，如大气阻塞和温带气旋，已被确认为亚季节尺度北极海冰退缩的关键驱动因素，其机制包括增加向下的长波辐射（DLR）（Park等，2015a；Park等，2015b；Gong和Luo，2017；Luo等，2017；Tian等，2022；Yao等，2018；Yao等，2024；Zhong等，2018）、增强的湍流热通量（Chen等，2018；Zheng等，2022）、增加向下的短波辐射（Wang等，2022；Hu等，2026）以及异常的海冰漂移（Zhuo和Jiang，2020；Liang等，2025）。
现有文献主要关注从亚季节到多年时间尺度上的北极海冰变化，但越来越多的观测证据凸显了突发性或极端的日际海冰变化的重要性（Wang等，2020；Jiang等，2021；Jiang等，2023；Hu等，2024）。Cavallo等（2025）表明，自1979年以来，海冰范围的日际变化已转向更多负值。Wang等（2026）进一步量化了2007年后时期（2007–2024年）相对于2007年之前时期（1979–2006年）海冰浓度（SIC）日均年际变率增加了11.4%。尽管这些偶发的海冰损失事件持续时间短暂，但其累计强迫构成了一条被低估的强迫途径，加速了亚季节尺度北极海冰的退缩（Li等，2024；Cavallo等，2025）。
以往的研究仅关注单个北极边缘海，强调了增强的向下长波辐射和表面湍流热通量对巴伦支海-喀拉海（BKS）海冰突然损失的重要性（Wang等，2020；Zheng等，2022）。然而，极端的泛北极海冰减少的空间分布特征尚未得到充分阐明。此外，在突发海冰减少期间，动力和热力学过程的相对贡献的定量评估仍然不足。此外，众所周知，北极海冰减少通常伴随对流层中下层的正温度距平和正湿度距平（Wang等，2020；Hu等，2024）。强烈的暖空气或湿空气侵入北极也可导致冰缘退缩（Woods和Caballero，2016；Rostosky和Spreen，2023）。然而，主导极端海冰减少事件以及极端暖化或湿化事件的大气环流模态尚未进行系统比较。
本研究旨在识别冬季泛北极海冰极端减少事件的主要特征模式，并通过滞后-超前合成和诊断分析估算动力和热力学过程对突发海冰损失的相对贡献。我们还将考察极端海冰减少事件与极端大气增温或增湿事件之间的关系。为此，第2节介绍所用数据和方法。第3节探讨了极端泛北极海冰减少事件的特征，以及海冰漂移、辐射和湍流热通量、相关大气环流的角色，以及它们与极端泛北极大气增温/增湿事件的关系。第4节为结论与讨论。
章节摘要
数据集
本研究使用国家冰雪数据中心（NSIDC）1979–2020年间分辨率为25 km×25 km的日尺度海冰浓度和冰运动产品（Cavalieri等，2012；Tschudi等，2020；Zhang等，2021）。海冰浓度数据源自采用NASA Team和Bootstrap算法的多卫星被动微波反演，而冰运动数据为最优插值多源合并产品。这两个观测数据集是……的关键观测约束
极端泛北极海冰减少事件的特征
1979–2020年冬季的dSIC指数概率密度函数（PDF）表明，dSIC值在?0.1%到0.1%之间占其气候态分布的主导地位（图1a）。箱须分布显示，大多数极端泛北极海冰减少日持续1–2天，仅少量事件延长至4–6天。在所有识别的事件中，事件期间的平均dSIC指数范围为?0.08%到?0.11%，中位数为?0.1%（图1b）。对于极端泛北极海冰减少
结论与讨论
在本研究中，我们分析了1979–2020年冬季（12月至2月）的极端泛北极海冰减少事件，以重新审视控制突发海冰减少的物理过程。从泛北极视角来看，海冰浓度（SIC）的突然下降集中在北极海冰边缘区域，横跨北巴伦支海、白令海、楚科奇海和鄂霍次克海，其中北巴伦支海表现出最显著的特征。各因素的贡献……
CRediT作者贡献声明
Zhina Jiang：撰写——审阅与编辑，撰写——初稿，方法论，经费获取，形式分析。Zijian Bai：可视化，软件。Yao Yao：撰写——审阅与编辑。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
致谢
我们衷心感谢两位审稿人的宝贵意见和建议，它们帮助我们极大地改进了这篇手稿。本工作由国家自然科学基金委员会联合基金（编号：U2342210）资助。
Zhina Jiang|Zijian Bai|Yao Yao
