Page 158 - 《高原气象》2025年第5期

高 原 气 象 44 卷
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据集（合并识别 Mask）。合并规则： 当同一区域的 是北极海冰变化最显著的地区之一， 我们将该区域
客观识别 Mask 与机器学习 Mask 重叠时， 选取两者 （70°N -80°N， 30°E -90°E）的逐日海冰密集度（Sea
的并集； 如果某一 Mask 完全包含另一个， 则选取 ice concertration， SIC）乘上格点面积大小并累加， 算
识别范围较广的Mask。 出每天的海冰指数， 标准化后计算季节平均， 得到海
2. 2. 2 极寒天数 冰面积指数的逐年变化（图 2）可以看出， 1981 -
每个格点上的极寒天数定义为， 该格点逐日平 2022 年的 BKS 地区秋季（9 -11 月）北极海冰面积指
均 2 m气温连续三天及以上低于 1981 -2022年冬季 数呈逐年下降趋势， 相对于 1981 -2000年的平均值
十分位阈值的天数。对于 MIROC6数据， 极寒天数
减少了 22%， 显著性大于 99%， 超过了 IPCC AR4
以 pd 情景下的阈值为标准， 即 pd 情景下 100 个集
气候模型模拟的温室效应导致的变暖速度（Stroeve
合成员的冬季逐日平均 2 m 气温从小到大排序， 以
et al， 2007）。
十分位的温度作为阈值。
为显示BKS海冰变化与区域气温的联系， 参考
2. 2. 3 冷空气质量
Zhuo et al（2024）的定义， 通过取低 SIC 年份和高
为了研究反气旋活动与冷空气之间的关系， 本
SIC 年份之间的合成差值， 来测量北极放大响应下
文结合了 Iwasaki et al（2014）提出的冷空气质量
反气旋、 区域降温等要素的变化。受到海冰影响，
（Cold air mass， CAM）计算方法， 并与本文识别的
北极区域增暖速度明显大于中纬度， 全球变暖及北
反气旋标签相结合进行分析， 定量计算了反气旋出
极放大效应同时有利于极端天气发生概率增大。
现时刻所携带的冷空气质量和反气旋对冷空气质
图2红虚曲线统计了秋季BKS区域去除线性趋势并
量的贡献率。冷空气质量的定义取地表气压与
280 K 的等位温面处气压之间的差值， 其计算公式 标准化后海冰面积指数， 以大于/小于 0的年份来作
如下： 为 ERA5 的高/低海冰年， 分别为 19/23 年， 具体年
（1） 份如表1所示。
CAM = P sucrfae - P (θ T = 280K )
根据某一时刻 2D 反气旋水平影响范围， 计算
对应格点所携带的冷空气质量， 然后以同样方式计
算该格点在某一年整个冬季内受到不同反气旋影
响时所携带的冷空气质量并作冬季累加， 得到冬季
该格点的反气旋携带冷空气质量， 最后除以冬季该
格点所有时次冷空气质量总和， 定义为反气旋携带
冷空气质量贡献率。

3 结果分析 图 2 1981 -2022 年秋季平均 BKS 区域（70°N -80°N，
30°E -90°E）实际（实曲线）和去趋势（虚曲线）的海冰
3. 1 BKS区域海冰异常变化与区域降温的联系
面积标准化指数及其线性趋势（直线）的时间序列
以往研究表明， 前期北极海冰的急剧消融对欧 Fig. 2 Time series of the standardized sea ice area index （solid
亚大陆后期冬季天气状况存在影响（Honda et al， line for actual values and dashed line for detrended values） in
2009； Ghatak et al， 2010）， 而秋季北极海冰异常减 the BKS region （70°N -80°N， 30°E -90°E） during the
少 是 欧 亚 大 陆 寒 冬 的 主 要 驱 动 因 子（Lu et al， autumn for the period 1981 -2022， along with
2019； He et al， 2023）， 其中巴伦支海和喀拉海区域 their linear trends （straight lines）
表1 1981 -2022 年ERA5高、 低海冰年
Table 1 ERA5 high and low sea ice years from 1981 to 2022
年份
高海冰年 1982、 1988、 1990、 1991、 1992、 1993、 1994、 1998、 1999、 2002、 2003、 2004、 2005、 2006、 2013、 2014、 2019、 2021、 2022

低海冰年 1981、 1983、 1984、 1985、 1986、 1987、 1989、 1995、 1996、 1997、 2000、 2001、 2007、 2008、 2009、 2010、 2011、 2012、 2015、
2016、 2017、 2018、 2020

“暖北极-冷欧亚”模态中， 变冷最明显的区域 分布情况。图 3 给出了 ERA5 中冬季 t2m 合成差
主要集中在欧亚大陆中部地区， 为显示区域降温的 值， 在海冰变少的条件下， 北极区域出现更大幅度