摘要
北极海冰作为全球气候变化的重要冷源，本文通过搜集近20年的北极海冰密集度数据和气象环境数据等，分别基于不同的时间尺度，进行了北极海冰近20年时空变化特征的趋势性和周期性分析，并选择海冰变化剧烈的异常年份，与气象环境因子进行了相关性分析，本文研究对于理解北极海冰变化及全球气候变化的相关性，以及对人类活动的深层影响等可提供重要的参考依据，因此，具有重要的科学研究意义和实际应用价值。本文的主要研究内容如下： （1）基于SSMI/S的2000-2019年海冰密集度数据，从年、季、月等不同的时间尺度和异常变化年份等方面，利用均值、距平、线性趋势分析等方法，分别进行了海冰密集度和海冰范围的时空特征变化分析，并运用渐变色进行了海冰密集度空间分布特征表达，运用外缘线实现了长时序海冰变化范围的特征表达，为后期海冰时空变化影响因素分析提供了数据基础。 （2）以白令海为例，通过对流场特征的提取与拓扑区构建，分析了北极周边流场与北极海冰变化间的相关性。其中在流场特征提取过程中，基于临界点理论和Sperner引理，提出了改进后的双线性插值算法和Sperner完全标号法，较全面的实现了流场临界点的提取与分类，并基于Voronoi图生成算法实现了白令海流场的拓扑区域划分。通过对白令海流场特征的变化分析，表明了白令海峡的水交换为北极楚科奇海域的海冰融化提供了重要的热量输送，是影响北极海冰变化的重要推手之一。 （3）针对2007、2012、2016、2019等海冰变化异常剧烈年份，以9月份海冰密集度和海冰范围数据为依据，与地表温度、海表温度、特定湿度、海平面气压、北极涛动（AO，ArcticOscillation）和北大西洋涛动（NAO，NorthAtlanticOscillation）指数等影响因素进行了相关性分析。分析表明：地表温度和海表温度对海冰减少形成了一个双向正反馈机制；海平面气压对北极海冰的减少形成正向反馈；特定湿度增加导致地表温度及水量增加，进而造成海冰融化；AO和NAO指数通过影响温度和大气环流，进而造成海冰融化。该部分研究对于理解北极海冰对全球气候变化的响应具有一定的参考。
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