海冰边缘区是连接海冰与开阔海洋的过渡地带，是极地海洋中最为动态和复杂的区域之一。在这一区域内，海冰不断受到海洋波浪、涡旋和锋面的影响，表现出剧烈的空间变化与时间演化特征。海冰边缘区不仅决定了海冰的分布与融化过程，还在全球气候系统中扮演着重要角色。它调节着海洋与大气之间的热量、淡水和动量交换，是极地海洋高生产力区域，对全球海洋环流、气候反馈、能量平衡以及生态系统有重要影响

      研究海冰边缘区的过程对于理解和预测极地气候变化具有重要意义。由于该区域存在大量中小尺度的海洋结构（如锋面、涡旋与涡丝），这些过程目前还无法被气候模式精确刻画，从而带来对海冰变化的不确定性。因此，深入理解海冰边缘区的动力过程，不仅有助于揭示极地海冰变化的物理机制，也为改进气候模式中海冰–海洋相互作用的参数化提供了科学依据。这对于提高极地气候预测能力、评估全球变暖下的海冰响应及其气候影响都具有重要意义。

      近日，中国极地研究中心（中国极地研究所）自然资源部极地科学重点实验极地气-冰-海相互作用研究团队围绕海冰边缘区海冰-涡旋相互作用这一主题，在国际权威海洋学研究杂志Journal of Geophysical Research: Oceans上发表了题为“Anticyclonic Component of Eddy Dipoles Traps Sea Ice Within the Marginal Ice Zone”的学术论文。

      该研究通过一系列的高分辨率数值模拟实验，揭示了海冰随着锋面不稳定发展与不同尺度涡旋的相互作用。在锋面不稳定发展的初期，涡旋尺度较小，海冰主要聚积在气旋涡中（图1），其主要机制是Ekman摩擦造成海表辐聚，引起海冰的聚积。然而，随着锋面不稳定的发展，生成较大尺度的涡旋偶极子。这些涡旋偶极子从原来锋面位置分离出去，并将较淡的海水由锋面的轻水侧携带至重水侧。表层海水在锋生作用下发生局地的辐聚，从而引起海冰在反气旋涡中聚积（图2）。这时，Ekman摩擦对海表辐聚的贡献较小。值得注意的是，海冰在反气旋涡旋中的聚积在低海冰密集度时表现得尤为明显。此外，海冰的融化释放大量淡水进入海洋，它不仅会增强层结，在一定程度上抑制涡旋偶极子的发展，而且可以改变海表密度结构和流场，反过来影响海冰在涡旋中的聚积。这些发现凸显了涡旋在海冰边缘区海冰-海洋相互作用中的重要作用，并为这一气候敏感区域的海冰动力学过程提供了新的见解。

      论文第一作者为极地中心自然资源部极地科学重点实验室蔡永庆助理研究员，通讯作者为雷瑞波研究员。此外，来自自然资源部第二海洋研究所、南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海）、瑞典乌普萨拉大学和哥德堡大学的多名研究人员参与了本研究工作。研究工作得到了国家自然科学基金项目（42325604; 42406241; 42227901)、 国家重点研发计划（2021YFC2803304; 2024YFF0506601）、上海优秀学术带头人（22XD1403600）等项目的支持。

论文链接：

Cai, Y., Lei, R., Chen, D., duPlessis, M., Liu, C., Han, X., &Wu, L. (2025). Anticyclonic component of eddy dipoles traps sea ice within the marginal ice zone. Journal of Geophysical Research: Oceans, 130, e2025JC022426. https://doi.org/10. 1029/2025JC022426.

来源：中国极地研究中心（中国极地研究所）