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观测结果表明自上个世纪70年代末以来北极平流层冬季早期(11-12月)以及南极春季早期(9-10月)存在变暖的趋势。为了验证该趋势是否由于海面温度(SST)升高造成的以及热带(SST)对中高纬度大气是否有着最主要的影响，分析了12个全球SST强迫的全球大气环流模式(AGCM)模拟结果以及一个热带SST强迫AGCM的模拟结果。大部分模拟结果表明，在SST的强迫下，北半球冬季平流层和南半球冬季平流层都存在气温升高，北极涛动(AO)/南极涛动(AAO)均呈现负的趋向。与平流层极区变暖相对应的是，中高纬度波动增强。这说明极区平流层变暖是由于SST升高造成的大气波动增强产生的，因为波动增强，尤其是行星波增强将造成极区平流层绝热加热增强。在北半球，热带SST强迫模拟的极区平流层变暖和全球SST强迫的结果相类似；在南半球SST强迫造成的极区平流层变暖幅度甚至大于全球SST强迫的结果，说明极区平流层变暖主要是由于热带SST升高造成的，而中高纬SST的作用相对较小。需要指出的是，模拟结果与观测也存在不一致的地方。集合模拟的结果均表明模拟的极区平流层变暖幅度较观测要小，另外，在北极平流层最大增温出现的时间要比观测结果晚一到两个月，也就是说在冬季晚期。
极区平流层变暖对两极平流层臭氧恢复有着重要意义。因为极区平流层(尤其是南极平流层)春季臭氧损耗主要是由于极地平流层冰晶云(PSC)的存在产生的异相化学反应造成，极区平流层变暖将有助于PSC的减少，从而有利于极区臭氧恢复。在21世纪，随着温室气体的增加，SST将继续升高。根据以上的模拟结果，极区平流层也将继续变暖，这将有利于极区臭氧层在21世纪恢复。