北极海冰的持续消融是全球变暖的显著标志之一。然而，除了长期变化趋势，海冰本身还存在逐日的波动。这种高频变化的特征及其对气候平均态的效应，此前并不明晰。近日，我院邓洁淳副教授和美国纽约州立大学奥尔巴尼分校Aiguo Dai（戴爱国）教授共同完成的研究揭示了北极夏季海冰的逐日变化存在显著的不对称性，并基于地表净太阳辐射分解框架，量化了这种由逐日海冰不对称性引发的云辐射效应（即“海冰–云–短波反馈”）以及海冰反照率变化共同作用的影响。相关成果发表于国际期刊《Journal of Climate》。
该研究利用全球耦合模式（CESM1）试验和再分析资料，揭示了北极夏季（6–8月）海冰逐日变化的不对称特征，并且这种不对称性可通过影响低云改变地表吸收的太阳辐射，进而对北极能量平衡产生重要影响。在海冰边缘区域，日海冰的异常增加与减少，在幅度和发生频率上呈现明显的非对称性：在靠近北极、海冰平均浓度较高（通常>50%）的区域，一旦出现海冰异常减少，其减少的幅度相对较大，但由于纬度偏高地区的温度总体偏低，这种异常减少的发生频率相对较低；反之，在纬度相对较低、海冰平均浓度较低（通常≤50%）的区域，日海冰异常增加的幅度较大，但在总体温度偏高的条件下发生的频率同样较低（图1）。在海冰负异常条件下，新暴露的开阔水面会通过蒸发向大气输送更多水汽，同时导致低层大气稳定度降低，有利于低云的形成，使得到达地表的太阳短波辐射减少；海冰正异常条件下的过程则基本相反（图2）。尽管这种影响发生于逐日尺度，但由于海冰正、负异常在强度和频率上的不对称性，其在季节平均的尺度上并不会完全抵消。在高浓度海冰区，由大幅海冰减少事件带来的云量增加效应更为显著，导致该区域季节平均的地表吸收太阳辐射减少；低浓度海冰区的情况则相反，地表吸收的太阳辐射增加。此外，再分析资料中海冰逐日波动的特征及其与云量和太阳辐射的关系与模式模拟结果较为一致，进一步证实了这种海冰不对称性的特征及其影响。
该研究结果意味着，即使海冰的平均状态不变，其每日的变化也能导致季节平均气候状态的改变，这对于我们准确模拟和预测北极乃至全球未来气候十分重要，特别是随着气候持续变暖，北极海冰将逐渐消失，这种由海冰逐日波动带来的调节效应也将随之减弱或消失。
论文信息：
Deng, Jiechun* and Aiguo Dai (2026) The asymmetry of daily sea ice variations and its impacts on surface shortwave radiation over Arctic during summer. Journal of Climate, 39(4), 1065–1081, https://doi.org/10.1175/JCLI-D-25-0036.1.
图1 CESM1试验中（a–c）夏季日海冰浓度（a）负异常和（b）正异常的合成（单位：%）及（c）异常幅度非对称性（即a+b）。（d–f）夏季日海冰（d）负异常和（e）正异常的出现频率（表示为与夏季总天数的比值）及其（f）非对称性（即e减d）。
图2 （a–d）CESM1试验中与日海冰（a，c）负异常和（b，d）正异常相关的（a，b）地面向下短波辐射（单位：W/m2）和（c，d）低云云量（单位：%）异常的合成场，斜线表示通过显著性检验。（e–g）CESM1试验中与日海冰负（红线）、正（蓝线）异常相关的（e）相对湿度（单位：%），（f）水汽（单位：10-4 kg/kg）和（g）大气稳定度（单位：10-4 K/Pa）异常的垂直分布：总体海冰边缘区（虚线）、低海冰浓度边缘区（浅色线）和高海冰浓度边缘区（深色线）。