微波遥感能够在大尺度上全天时全天候观测且能够穿透云雾,对冰和水的介电特性敏感,已成为在极地海冰观测中必不可少的手段之一。极地海冰变化是冰冻圈和极地环境变化的指示剂,在区域和全球气候变化研究中起着重要作用。海冰密集度和海冰厚度是描述海冰在“水平方向”和“垂直方向”变化特征的两个海冰参量。由于缺乏可靠且长时序的海冰厚度数据,以往研究更多聚焦于单一的海冰密集度的变化分析。欧洲空间局基于多年微波辐射计反演的海冰密集度和雷达高度计反演的海冰厚度,采用融合算法得到了长时序且高精度的海冰密集度和海冰厚度数据集(即ESACCI数据),为定量研究北极海冰的时空变化特征提供了可靠的遥感数据源。论文利用上述遥感数据对2002-2017年北极地区的海冰变化进行时空变化研究,并分析海冰密集度、海冰厚度与环境参量(近地表(2m)空气温度、海平面气压、近地表(10m)风速等)之间的响应关系。论文的主要研究内容及结论如下:(1)基于船基走航观测数据与机载IceBridge观测数据分别对ESA CCI海冰密集度和海冰厚度的精度和可靠性进行了全面分析和验证。结果表明:ESACCI海冰密集度和海冰厚度数据的误差较小,RMSE分别为8.82%和0.48m,具有较好的精度和可靠性。(2)采用回归分析、突变检验等方法研究了北极海冰密集度、海冰范围、海冰面积、海冰厚度的年际变化、季节变化和空间分布特征。结果表明:海冰密集度、海冰范围、海冰面积、海冰厚度的年际变化均呈现下降趋势,多年冰范围(面积)的减少速率约为一年冰范围(面积)增加速率的两倍。空间上巴伦支海和喀拉海的海冰密集度下降最为明显,达到-1.1 1%·year-1。北极海冰密集度、海冰范围和海冰面积在冬季达到最大,夏季达到最小。北极海冰厚度在研究期内呈现下降趋势,空间上以哈德逊湾的海冰厚度下降最为明显,达到-0.051m·year-1。海冰厚度在2007年发生突变,由2003-2007的略微上升突变为2007-2017年的明显下降趋势。(3)结合多种环境参量分析海冰变化的原因,重点分析了 2007、2012及2016年的大气环流异常对海冰的响应。结果表明:近地表(2m)空气温度每年的增加趋势为0.057℃,是北极海冰减少的重要驱动因素。2007年出现北极偶极子异常,同时海冰厚度发生大范围的下降,加速了海冰的减少。2012年冬季,北冰洋东部出现不同寻常的温度、气压正异常,造成巴伦支海、喀拉海海冰减少明显。2016年,温度、风速的正异常较为明显,引起海冰的辐散效应,使北冰洋的多年冰与海冰厚度均变小,从而初步揭示了北极海冰变化的气象成因。本文研究初步揭示了近15年来北极海冰变化的时空演变规律及其可能的成因,进一步为未来极地区域和全球区域气候变化的研究提供借鉴和参考。