伴随着全球气候变化，北极海冰发生了显著的变化。从1979年至今，北极海冰覆盖范围逐年减少。每年九月的海冰覆盖范围为全年最小，过去几十年减少了近50％。北极海冰的快速减少引起了国际上的广泛关注，也对我国开拓北极航道和“冰上丝绸之路”意义重大。因此，迫切需要准确的北极海冰跨季度季节预测。准确的海冰预报不仅可以服务于北极航道航行需求，同时可以帮助人们了解北极海冰变化对我国冬季极端天气气候事件、大气扩散条件的影响。
中国科学院大气物理研究所最近的研究表明，秋冬季北极海冰的异常减少可以通过减弱中高纬的西风急流，使得一些区域的阻塞形势出现的频率增加，进而使得冷空气从北极向这些区域的入侵频率增加；同时北极海冰的减少，使得大量的局地水汽从海洋传输给大气，而北极的变暖也使得大气可以容纳更多的水汽，从而导致近年来东亚、欧洲和北美大部分地区冬季的低温天气和异常降雪。此外，北极秋冬季海冰的大范围减少，可以通过影响大气环流，使得我国北方的大气扩散条件减弱，在同等污染排放情况下，会使空气质量降低。但准确的北极海冰跨季节预测依然充满挑战。
大气所研究员刘骥平带领的海冰研究团队建立了北极海冰数值预测系统，这一系统是包括大气-海冰-海洋的全耦合的北极区域数值预报模式。利用这一系统，刘骥平团队对今年北极海冰最小覆盖范围进行了预测。根据7月1日的最新预测，今年9月份北极海冰最小覆盖范围约为4.1百万平方公里，与2016年（有观测记录以来的第二低值）相当，东北航道（俄罗斯西伯利亚外的一条海上航道）可以通航。
目前海运承担了我国90%以上的国际贸易运输量，北极航道的开通，将使我国在现有东、西向两条传统主干远洋航线外，增加更为便捷的欧洲航线，大大拉近我国与欧洲市场的距离，最大可以节省近1/3的航程。这一预测系统的建立，将为开发和利用北极航道，打造冰上丝绸之路，以及7月20日开始的中国第8次北极科学考察提供科学参考。
相关研究成果发表于《美国科学院院刊》（PNAS）。
论文信息：Liu J., J. Curry, H. Wang, M. Song and R. Horton, 2012: Impact of Declining Arctic Sea Ice on Winter Snowfall. Proceeding of the National Academy of Sciences of the United States of America. 109(11), 4074-4079.
图1 1979年有卫星观测记录以来至今北极海冰覆盖范围最小值的时间变化。可以看到，近几十年，北极海冰覆盖范围最小值呈现减小的趋势。研究人员利用北极海冰预测系统预测的今年9月份北极海冰覆盖范围的最小值为4.1百万平方公里，这一数值与2016年的最小值相当。
图2 观测的2016年海冰从融化期开始到达到最小值时的一个时空演变图
图3 上图是多模式模拟的高排放情景下北极出现无冰状态的时间（无冰状态指的是北极海冰覆盖范围值≤1百万平方公里）；下图是多模式模拟的高排放情景下未来10年（2015-2030年）和本世纪中叶（2045-2060年）出现的北极航道通行状态，其中红色表示须带有破冰能力的船只才可通行，蓝色表示没有破冰能力的船只也可通行。
