海冰密集度是北极区域最重要的参数之一，而微波辐射数据是获取海冰密集度的重要信息来源。本文从微波辐射亮温的基本方程出发，应用双极化的36.5GHz的微波辐射性质推导了一个不依赖海冰微波发射率的海冰密集度反演算法，称这种算法为DPR方法。在DPR方法中海冰密集度只取决于海冰的水平极化和垂直极化的微波发射率的比值。由于海冰密集度接近1的水平极化和垂直极化的36.5GHz的亮温在散点图中聚集成一条经过原点的直线，此时水平极化和垂直极化的亮温之比就是相应的微波发射率之比，同时也是聚集成的直线斜率。水平极化与垂直极化的海冰发射率比值不但受海冰类型影响非常小，而且它们在高密集度海冰覆盖区域的变化范围也非常小，主要在0.92到0.96之间变化。因此只要确定一个合理的亮温比值就可以计算北极区域的海冰密集度。强度比可以用来描述从开阔水到高密集度海冰覆盖区域亮温比值的变化特征。应用水平极化和垂直极化的36.5GHz的亮温比值的强度比可以确定一个高密集度海冰边缘处的临界值。在高密集度海冰边缘附近，在海水的影响下亮温比值和频数变化都发生了比较大的变化，从而使强度比在海冰边缘处发生快速变化。实际研究发现当亮温之比在0.92附近时，强度比出现了快速变化，此时它的梯度也出现极值。从亮温散点图上看当亮温比值大于0.92时，亮温点明显聚集成一条过原点的直线。因此在海冰密集度反演公式中将双极化的36.5GHz的微波发射率比值取为0.92。应用垂直极化的18.7和36.5GHz的亮温比值的强度比同样可以确定开阔水的边缘。当亮温比值在0.90附近时强度比出现极值，可以作为开阔水的边缘。应用DPR方法计算的海冰密集度结果与ABA和NT2的结果对比发现在高密集海冰覆盖区域，它们的差异非常小（一般不超过5%），但在海冰边缘区以及低密集海冰覆盖区域差异比较大。所有的方法都充分利用了高密集度海冰覆盖区域亮温数据的特点，而在海冰边缘区域（或低密集度海冰覆盖区域）采用不同的处理方法。例如，在NT2中需要确定大量的参数来保证反演结果的合理性；在ABA中不但要确定大量的参数而且还要确定亮温点聚集成的直线的位置。而在DPR方法中只需要确定海冰在36.5GHz处的微波辐射率比值，而其它参数都不需要进行人为调整。从海冰边缘区的验证结果来看应用DPR方法计算的海冰密集度在平均值、均方差和平均绝对误差等方面都有了一定的提高。由于海冰表面融池的微波射率性质与开阔水相近，因此在夏季如果冰面融池已经融透则DPR计算结果与真实海冰密集度相近。由此可以知道由微波辐射数据反演海冰密集度时，融池的影响是不能忽略的。北极海冰快速变化也深刻影响了北极中央区域海冰密集度变化。本文研究结果显示无论用哪种海冰密集度计算结果，都发现2010年北极中央区域的海冰密集度出现了极低现象。在北极中央区这种现象被破冰船的航行速度识别出来。现场海冰厚度观测表明北极中央区域海冰密集度极低现象不是由海冰融化所引起的。冰浮标的漂流轨迹表明在北极中央区域和大西洋扇区海冰出现辐散状态。这种辐散是由内外对称流型的海冰漂流场引起的，在这种漂流场条件下，夏季海冰容易发生破碎，从而产生了极低海冰密集度现象。在低密集度海冰覆盖条件下，开阔水吸收了更多太阳辐射能，导致夏季海冰覆盖范围加快退缩以及在开阔水面蒸发加强。由于低密集度海冰对大气的反馈作用，在87°N的区域出现了降雨现象。最近几年由于大块冰尺度的减小，北极中央区极低海冰密集度现象很容易产生和扩展，同时海冰在风的强迫下更容易发生移动。极低海冰密集度现象引起了北极中央区海表气压降低，这是它对北极变化的气候学影响。2010年夏季内外对称流型海冰漂流场对太平洋扇区的融池深度也产生了重要影响。实际考察发现在77°N以北区域，纬度越高融池深度越深。地球表面太阳辐射的计算结果表明当纬度超过70°N时，纬度越高北冰洋获得的太阳辐射越多。由于内外对称流型海冰漂流场使太平洋扇区的海冰主要发生纬向流动，而在经向上变化比较小，从而维持了高纬度区域海冰表面融池获得了相对比较多的太阳辐射能，进而融池下面的海冰融化相对比较多。因此融池在太阳辐射和海冰漂流场的共同作用下，使太平洋扇区的海冰表面融池深度随纬度有明显的变化特征。海冰表面融池的一维热力学模式用来研究夏季北极中央区域融池的热力学变化过程和海冰融化过程。模式结果表明融池下面海冰融化与融池深度的变化并不一致。融池在表面以感热、潜热和净长波辐射的形式失去热量，但这些热量和入射太阳辐射相比比较小。大量的太阳辐射能被融池水吸收(超过50%)。融池在太阳辐射的作用下在垂直方向上产生对流混合，从而使融池水吸收的太阳辐射能不断到达融池底部用于加热海冰和融化海冰。因此尽管在太阳辐射的作用下融池水温度成明显的日周期变化，但是变化范围比较小，维持在0-0.3°C之间。研究还发现融池下面海冰的融化速率与融池的深度有关，当融池深度小于0.4米时，海冰表面融化速率改变非常快；当融池深度大于0.4米时，海冰融化速率比较恒定，维持在1厘米/天。