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利用NCEP/NCAR2.5°×2.5°的月平均再分析资料和1°×1°的海冰密集度资料分别计算了北半球500hPa极涡面积、强度指数和北极海冰面积指数,通过对北极海冰面积和北半球极涡的时空变化特征及它们相互间关系的研究发现: 1) 北极海冰面积和北半球500hPa极涡面积及强度有明显季节变化,海冰面积指数最大(小)值出现的时间滞后于极涡面积及强度指数出现最大(小)值1～2个月,这表明短期内海冰的气候特征受大气季节变化的影响较大。 2) 通过冬夏季北极海冰面积的比较发现,北极中心海域常年为海冰所覆盖,其它海区如太平洋北部的白令海、鄂霍茨克海及欧亚大陆的一些内海(如波罗的海等)存在季节性的海冰。冬夏季北半球极涡面积的比较发现夏季和冬季相比极涡边界收缩了近30个纬度。冬季的极涡中心基本位于极心附近偏北的位置,而夏季极涡中心则明显移向西半球。 3) 冬夏季北极海冰面积、北半球500hPa极涡面积及强度存在明显的年代际变化,海冰面积和极涡面积有显著的气候趋势,极涡强度的气候趋势不明显。极涡面积冬季发生突变的时间滞后于冬季海冰发生突变的时间约10a左右,而夏季极涡面积的突变时间超前于夏季海冰突变时间约15a。 4) 冬夏季北极海冰面积除都具有2—4a和10a的振荡周期,还有各自不同的振荡周期,且在突变前后它们的振荡周期特征都有所变化。冬夏季北半球极涡面积都有4a的振荡周期,它们还各自具有不同的振荡周期,极涡强度有类似的结果。 5) 北半球极涡的EOF分析表明,500hPa极涡的主要形态随季节有明显变化。 6) 北极海冰面积和北半球极涡面积为明显的正相关,而北半球极涡面积和极涡强度之间的关系就较为复杂。长期而言,极涡面积和极涡强度是正相关,当极涡强度强时冷空气强就势必有冷空气向外延扩的趋势从而造成极涡面积的扩张。短期而言,北半球南部的暖空气强时会迫使极涡面积收缩到极地附近,大量冷空气在极地上空堆积反而会引起极涡强度的增强。海冰面积和极涡强度之间的关系也不是简单的正相关关系,它们还受到其它物理因子的制约。 7) 无论冬季还是夏季,北极海冰面积在突变后,少冰年的出现频率明显高于突变前,这种现象对夏季的海冰表现的更明显,而且近几年北极海冰面积的季节差异加大。 8) 研究表明,夏季海冰面积和极涡环流之间的相互作用更强,并使夏季北极海冰面积成为北半球甚至全球的气候变化更为敏感的因子。 9) 无论冬季还是夏季,多冰年和少冰年极涡都有明显差异,并反映在从低层到高层中的各气象指标中。