太阳活动是地球气候系统的重要外强迫之一，其对区域性海冰变化的调控作用长期存在争议。现有研究多集中于太阳活动对北极整体或单一区域海冰变化的影响，较少关注区域间的相互关联。近年来，研究发现北太平洋高纬度地区的鄂霍次克海与白令海在春季存在显著的海冰反相变化现象，但这一现象是否与太阳活动周期有关、机制如何，尚缺乏深入探讨。

近日，中国科学院大气物理研究所LASG赵亮高级工程师与南京信息工程大学沈新勇教授联合国家卫星气象中心王劲松研究员、北京市气候中心王冀正研级高工在《International Journal of Climatology》期刊在线发表了题为“Detection of the Relationship Between the Inverse Variations of Sea Ice in the Okhotsk-Bering Sea During Spring and the 11‐Year Solar Cycle”的学术论文。

该研究发现春季鄂霍次克海与白令海海冰的东西反相变化与11年太阳活动周期高度相关（图1），具体表现为在高太阳活动年，鄂霍次克海冰显著增加，而白令海冰显著减少。进一步的分析表明，这种反相变化与冬季北太平洋经向模态（PMM）有密切联系（图2）。机制分析表明，在高太阳活动年，紫外辐射增强引发平流层臭氧升温，改变大气行星波异常传播路径，触发北太平洋区域的异常高压系统，驱动冬季PMM正相位的形成。该海温模态具有一定的季节持续性，使春季白令海上空出现异常高压，其西南侧偏暖的偏南风导致白令海海冰减少。同时，该高压异常易于形成阻塞形势，使其上游的东北亚地区位势高度偏低，即东亚大槽增强，进而导致鄂霍茨克海气温偏低，使春季海冰更易维持，该区域海冰偏多。从而形成北太平洋东西两地海冰的显著反相变化。

研究还利用CMIP6项目DAMIP计划中的单独太阳强迫试验（hist-sol）进行了多模式模拟验证，结果显示，多模式集合结果确认了“太阳活动—PMM—海冰反相变化”的关键机制。

本研究首次揭示了北太平洋春季鄂霍次克海与白令海海冰东西反相变化与太阳活动及PMM之间的系统性联系，并通过多模式验证了这一机制。研究成果不仅深化了对太阳活动与大气—海洋—海冰多系统关系的理解，也为区域气候预测与极地变化研究提供了科学支持。

图1 （上）春季太平洋东西海冰变化指数（SICD）与太阳黑子数之间的关系。（下）1960-2021年春季海冰与SSN的相关分布。a（左）海冰未去除线性趋势，b（右）海冰去除线性趋势。打点表示通过90%的显著性检验。

图2 春季海温和10m风的合成异常场和高低值年差值场。(a）SICD高值年，(b）SICD低值年，(c）SICD高值年-低值年的差值。(d)、(e)、(f)同上，但为年SSN。(g)、(h)、(i)同上，但为冬季PMM。填色为海温，单位：℃。矢量箭头为10米风场，单位：m s^-1。打点表示海温异常通过90%显著性检验。

该研究得到了国家自然科学基金（42075040、U2442202和42274217）、华北气象科技创新工程（HBXM20240）、中国气象局 “空间天气监测与预警 ”重点创新团队（CMA2024ZD01）的支持。

论文信息：

Luo, S., Zhao, L., Shen, X., Wang, J., Wang, J. and Zong, W. (2025), Detection of the Relationship Between the Inverse Variations of Sea Ice in the Okhotsk–Bering Sea During Spring and the 11-Year Solar Cycle. Int J Climatol e8766. https://doi.org/10.1002/joc.8766