本论文第一部分主要是基于美国Los Alamos国家实验室的CICE4.0海冰模式中的辐射参数化过程进行改进与比较。首先,利用观测的具有时空变化的混合层厚度取代了原来CICE4.0中的常数值,结果表明:采用随时空变化的混合层厚度使得南北半球的海冰覆盖范围和海冰厚度减小,特别是格陵兰海及巴伦支海的海冰模拟结果更接近观测。由于混合层厚度与混合层海温的变化成正比,混合层的加深,能够提供更多的热量来加强海冰底部的融化。　　 其次,结合观测资料分析和前人的研究工作,改进了依赖于大尺度变量的反照率参数化方案,包括将太阳辐射波段扩展为四个波段、区分太阳辐射直射和散射、区分干雪与湿雪的不同反照率、考虑冰厚和雪厚对反照率的影响,特别是显式化地体现融池效应等。结果表明,改进的反照率参数化方案(改进的SHCE方案)的模拟结果有了明显改善,主要表现在:1)北冰洋中部的海冰密集度增加,特别是东西伯利亚海以北区域,2)由加拿大群岛及格陵兰岛向东西伯利亚海递减的海冰厚度梯度分布更接近观测,3)北冰洋中部的冰雪反照率明显增加,与SHEBA观测资料更加接近。进一步比较了改进的SHCE方案和与基于光学特性的Delta-Eddington反照率参数化方案(dEdd方案)对海冰模拟的影响,结果表明,改进的SHCE方案的模拟结果略微好些,而dEdd方案模拟的冰雪反照率与观测相比偏低,海冰密集度在东西伯利亚海区域偏少。同时也注意到,采用上述两种不同的方案模拟的海冰对全球变暖的响应存在较大差别。此外,本论文还分析了改进的SHCE反照率参数方案中融池有无对海冰模拟的影响。　　 第三,在改进的SHCE方案基础上,对模式中的太阳辐射在积雪和海冰中传输过程进行了改进,包括体现不同的波段以及不同的表面特征对辐射衰减系数的影响等。结果表明,穿透过程改进之后模拟的北冰洋边缘海域海冰密集度减小,北冰洋中部海冰厚度减小,特别是东西伯利亚海区域。这主要是由于更多的太阳辐射被海冰内部吸收,改变了海冰的物理结构,同时穿透海冰进入海洋的太阳辐射也增加,加强了海冰底部的融化。同样,分析了改进的辐射穿透中融池有无对海冰模拟的影响。　　 本论文第二部分主要是分析北极海冰变化对北半球大陆降水的影响及可能机制。通过奇异值分解、经验正交分解及回归分析方法,找出了近30年来北极春季(秋季)海冰变化与北半球北美大陆和欧亚大陆夏季(冬季)降水变化之间主要的耦合模态。进一步分析表明,北极春季(秋季)海冰的变化,可以造成大气环流场的异常,激发出明显的波列,而北极春季(秋季)海冰异常可以维持到下一个季节,有效地维持大气环流中的异常,进而影响北半球北美大陆和欧亚大陆夏季(冬季)的降水变化。