北极海浪是重要的北极环境要素，北冰洋海冰覆盖面积的减小会增大风区，进而为海浪成长为更大的波高提供条件。卫星高度计所观测的风速和波高资料因质量可靠、时间跨度长（至今已达30年之久），被广泛应用于全球和区域尺度的波候研究工作中。本研究以20年的卫星高度计资料（1996-2015）为依据，研究了北极海域内夏季（八月和九月）海况的时空变化特征。结果显示，受冰岛低压、北大西洋风暴带以及涌浪入侵的影响，大西洋一侧的海况要明显强于太平洋一侧。整个北极海域内波浪和海表面风速在过去二十年的变化趋势也呈现出明显的区域差异和年际差异。具体表现为，在楚科奇海、波弗特海和拉普捷夫海，海浪平均以每十年0.1-0.3m的速度增长（显著性水平为90%）；相反，格陵兰海和巴伦支海浪高并无显著变化趋势。此外，巴伦支海和喀拉海海浪在时间上呈现出类似于年代际振荡的变化特征：有效波高在1996-2006年持续增加，随后却又在2007-2015年逐渐降低。透过经验正交函数（EOF）分析，发现大尺度的大气环流如北极涛动和北极偶极子异常对北极海域内的海表面风速和波浪的气候分布和变化具有明显的影响。将高度计资料和广泛使用的ERA-Interim再分析资料对比发现，在北极海域内ERA-Interim的风速存在着-1.6m的偏差，有效波高的偏差则为-0.27m。

　　以往北极波候的研究主要是通过海冰和波高时间序列的变化来分析其年际及季节变化特征，而本研究在此基础之上又从空间的角度出发分析并量化海冰覆盖范围与有效波高之间的关系。通过球面倍格元（SMC）网格与粘弹性海冰-波浪模型在WAVEWATCH III海浪模式中的结合应用，研究对北冰洋以往十二年的融冰期海浪进行了数值追算并与浮标观测数据、卫星高度计数据进行了对比验证。基于模式结果，定量给出了整个北冰洋及子海域海冰覆盖范围变化（包括北极无海冰的情况）与有效波高、风涌浪比例、大浪发生概率变化间的关系。同时研究发现海冰覆盖范围的减小通常伴随着海表面风速的增大，且二者对有效波高增长的贡献相当。在未来倘若北极海冰覆盖范围继续减小，北极波高的增长速度将较目前（0.07 m(106km2)-1）更大。以上成果发表在Journal of Climate和Cold Regions Science and Technology上。

图：夏季北极风速和有效波高在1996-2015年的变化

图：北极风速和有效波高的变化趋势

图：2007至2018年北冰洋融冰期（5月至9月）有效波高Hs（蓝色），海表面风速U10（红色）与海冰覆盖范围的关系，对应颜色的虚线为最小二乘拟合，灰色实线为无量纲波能（Young，1999）