北冰洋(卷名：大气科学 海洋科学 水文科学)
Arctic Ocean
以北极为中心，广布有常年不化的冰盖的大洋。位于地球最北端，为亚洲、欧洲和北美洲所环抱。在亚洲与北美洲之间有白令海峡通太平洋，在欧洲与北美洲之间以冰岛-法罗岛海丘和威维尔-汤姆森海岭与大西洋分界，有丹麦海峡及史密斯海峡与大西洋相连。周围为宽阔的大陆架。
在世界大洋中北冰洋是最小的一个大洋，也是最浅的一个大洋。面积约为1478.8万平方公里，仅为太平洋的十二分之一。平均水深为1097米，仅及太平洋的三分之一。最大水深为5499米，还不到太平洋的二分之一。
北冰洋海岸线曲折，有许多浅而宽阔的边缘海。海岸类型中有侵蚀海岸和峡湾海岸，也有三角洲海岸和泻湖海岸等。在亚欧大陆沿岸的边缘海有巴伦支海、喀拉海、拉普捷夫海、东西伯利亚海和楚科奇海等。北美洲沿岸的有波弗特海，格陵兰岛之东的格陵兰海。北冰洋岛屿众多，均属大陆岛，分布在大陆架处，其数量仅次于太平洋，在各大洋中居第二位。流入北冰洋的主要河流有鄂毕河、叶尼塞河、勒拿河和马更些河等。
洋名(Arctic)源于希腊语，意即正对大熊星座的海洋。1650年，德国地理学家B.瓦伦纽斯首先把它划成独立的海洋，称大北洋；1845年伦敦地理学会命名为北冰洋。由于气候严寒，冰层覆盖，调查的规模都较小，直到20世纪30年代以后才陆续在冰上建立漂浮科学站，开展一些较系统的考察。1937年苏联用冰上飞机在北极登陆并在北冰洋建立了“北极1”号漂浮科学站。40年代，美国、加拿大等国从空中进行了20次极冰登陆，并建立8个海洋站和一个科学考察站。国际地球物理年 (1957～1958)期间，除飞行活动外，还增加了许多连续观测的漂浮站，并用核动力潜艇考察了冰盖下面的情况。
地质地形 洋底地形复杂，大陆架宽广，与太平洋、大西洋和印度洋的海底地形相比，有很大的差异。
北冰洋略呈椭圆形，沿其短轴方向，有一系列长条形的海岭和海盆。主要海岭有 3条：阿尔法海岭、罗蒙诺索夫海岭和北冰洋中脊。罗蒙诺索夫海岭大致从新西伯利亚群岛穿过北极附近，延伸至格陵兰岛北岸，岭脊距海面1000～2000米。据近期研究，它并非大洋中脊，可能是从亚欧大陆边缘分裂出来的无震海岭。阿尔法海岭（即门捷列夫海岭）从亚洲一侧的弗兰格尔岛起延伸至格陵兰岛一侧的埃尔斯米尔岛附近，与罗蒙诺索夫海岭汇合。北冰洋中脊（也称南森海岭）位于罗蒙诺索夫海岭另一侧，它起自勒拿河口到格陵兰岛北侧，与穿过冰岛而来的北大西洋海岭连接。长约2000公里，宽约200公里。中脊上有裂谷发育，有平行于轴向延伸的磁异常条带，还有垂直于轴向的横向断裂带。因而是全球大洋中脊体系的组成部分。
3条海岭把北冰洋深海区划分为两大部分:靠亚欧大陆一侧的为欧亚海盆，一般深4000米，最大深度位于斯瓦尔巴群岛以北，也是北冰洋最大水深处；靠北美洲一侧的为加拿大海盆。位于罗蒙诺索夫和阿尔法两海岭之间的是马卡洛夫海盆。此外，北冰洋大陆边缘还被许多海底峡谷所分割，其中最大的是斯瓦太亚·安娜峡谷，位于喀拉海北部，长度超过500公里。
北冰洋海底地形突出的特点是大陆架非常广阔，面积约为 440万平方公里，占整个北冰洋面积的三分之一。在亚欧大陆以北，大陆架从海岸一直延伸1000公里左右，最宽处可达1200～1300公里；在阿拉斯加以北，大陆架比较狭窄，只20～30公里。鉴于北冰洋的深海区在整个大洋中所占的比例，远小于其他3大洋（其他3大洋大陆架面积，都不到本大洋的十分之一），平均水深不大，周围又被陆地环绕，所以，也有人把北冰洋当作地球上一个最大的地中海。
中央深海区海底沉积物主要是棕色和深棕色泥，在罗蒙诺索夫海岭发现砂质泥。大陆架覆盖着陆源沉积物：粗砂、细砂和砂质淤泥。据有关资料估计，沉积速度在北冰洋中央区约为1.3～2.0厘米/千年，陆架区约为4.5厘米/千年。
北冰洋四周为被动大陆边缘，缺乏强烈的地震、火山活动。宽阔的大陆架属于周缘大陆的自然延伸，具大陆地壳结构。深海盆地则主要由大洋地壳组成。地震活动频繁的北冰洋中脊纵贯欧亚海盆中部，海盆最老的磁异常条带为24号，欧亚海盆是古新世晚期以来沿北冰洋中脊海底扩张的产物。初步的磁测资料还表明，马卡洛夫海盆可能是白垩纪晚期至新生代初期扩张形成的；加拿大海盆的年龄更老，可能是中生代晚期海底扩张的产物。地震探测还显示，阿尔法海岭具有大陆地壳结构，即类似于罗蒙诺索夫海岭，而不同于北冰洋中脊。
气候 因地处高纬区，全年得到的太阳辐射较小，夏季冰雪融化又要消耗大量热量，所以平均气温要比地球上其他区域（南极除外）低得多。冬季，极区附近极夜期长达179天，最冷月份（1～3月）平均气温约为-40℃，近海区为-30℃，最低温度为-53℃。夏季，极昼期则长达186天，最暖月份(7～8月)平均气温在极地附近为0℃，沿岸地区可达5～9℃，有时甚至在极地区域亦可增至2℃。零度以上温度出现时间，沿岸地区能维持2～3个月；中部洋区却少于1个月。冬季，有为时较长的晴天。云雾天多是北冰洋夏季最典型的天气。由于气旋活动，北冰洋风的状况较为复杂。疾风（15米/秒以上）很少，月平均风速为4～6米/秒。降水形式终年为雪，即使极地盛夏也不例外。北冰洋边缘地区常发生暴风雪，尤其在冷暖气团交汇处更加频繁。北极上空常年被反气旋控制，冬天在西伯利亚上空发展成为强大的反气旋活动中心，在西伯利亚和极地反气旋之间，形成了由西向东延伸的低压槽，不断把从大西洋来的暖湿空气带到北冰洋腹地；同时由于大西洋暖流的延伸，北极寒冷气候有所缓和。因此，北半球的绝对冷源不在极地，而在亚洲大陆的维尔霍扬斯克。整个洋区的降水量比蒸发量要大10倍。
水文特征 大部分水域的表层覆盖着冰雪，是北冰洋水文上突出的特点。在水团、环流上，也具特色。
水团 有北冰洋表层水，大西洋中层水，太平洋中层水和北冰洋底层水。北冰洋表层水位于水深 200米以内的上层，从夏到冬，盐度由28.0增加到32.0，水温则从-1.4℃降到-1.7℃。夏季融冰时节，除局部地区无冰外，低盐暖水往往在多年冰盖下形成不到1米厚的淡水层，水温则接近冰点；冬季此淡水层又重新结冰。在30～50米水层内，温盐度在垂直方向上相对均匀。50米层以深，盐度随深度急剧增加。在欧亚海盆 100米深层和美亚海盆150米深层，水温开始升高。100米处温度低于-1.5℃，而后逐渐增加，到200米处可达0℃。大西洋中层水，位于200～900米水深处，是进入北冰洋相对高温、高盐的大西洋水，逐渐冷却后形成的。盐度变化在34.5～35.0之间，最低温度为0.5～0.6℃。太平洋中层水，位于美亚扇形区，是太平洋入侵的暖而淡的水与当地冷而咸的水在楚科奇海互相混合后形成的，并楔入加拿大水域;盐度为31.5～33.0，温度为 -0.5～0.7℃。北冰洋底层水，位于大西洋中层水之下直到洋底，具有几乎不变的盐度(34.93～34.99)和温度。但欧亚海盆的底层水温要比美亚海盆的低，前者为-0.7～0.8℃，后者为-0.3～-0.4℃，这是由于两个海盆被海岭所隔，深层水流动受阻之故。
环流 在北冰洋表层环流中起主要作用的是大西洋海流的支流西斯匹次卑尔根海流（图2）。这支海流从格陵兰岛和斯瓦尔巴群岛之间的东部，进入北冰洋。它是高盐暖水，比周围水重，在斯瓦尔巴群岛以北下沉，形成了位于200～600米深度上的暖水层，并沿北冰洋陆架边缘作逆时针方向运动，它的某些支流则进入附近的边缘海。从楚科奇海穿过中央洋区到弗拉马海峡有一支越极海流、流过格陵兰海，并入东格陵兰海流。北冰洋的冷水主要通过拉布拉多海流和格陵兰海流注入大西洋。此外，在加拿大海盆表层还有一反气旋型环流，流速只有2厘米/秒，仅在阿拉斯加北部流速增至5～10厘米/秒。
上层环流流速相当缓慢（≤10厘米/秒）。 横越北极地区的漂流系统，从楚科奇海和东西伯利亚海，穿过欧亚海盆的长轴，最后作为东格陵兰海流，夹有大量浮冰流入大西洋。该流系的流速开始只有2～3厘米/秒，但越过极地后，流速逐渐增至8～10厘米/秒。
北冰洋和外界的水交换，主要经过格陵兰岛和斯瓦尔巴群岛之间的通道进行的。大西洋海水从该通道东部的深层流入北冰洋，估计占全洋区流入总量的78％。而通过白令海峡进入北冰洋的水量，约占流入总量的20％。北冰洋水从格陵兰岛和斯瓦尔巴群岛之间的通道在表层流出，约占总流出水量的83％（包括2％的流冰量）。而通过加拿大北极群岛间海峡流出的水量，约占总流出水量的17％。因此，进入北冰洋的更新水约为流入总量的2％。故对极地海域的水文状况影响不大。
潮汐 主要是由大西洋潮波的传入引起的。沿海岸一带为不正规的半日潮，大部分潮高不到1米。在约坎加湾，可以看到6.1米的高潮。
海冰 大部分海域为平均约厚 3米的冰层所覆盖。根据洋底沉积物的分析，表明这里的海冰已持续存在了300万年。大部分海区，尤其是纬度高于北纬75°的洋区，存在着永久性的冰盖。 冰的总面积， 冬季约为1000～1100万平方公里，夏季约为750～800万平方公里。北纬60°～75°的海区，海冰的出现是季节性的，常有一年周期。边缘海区，冰盖南界不固定，随着水文气象条件的变化，往往能变动几百公里。一年冰的厚度，春季达2.5～3米；多年冰的厚度达3～4米。在风和流的作用下，大群冰块叠积，形成流冰群。它们沿高压脊运动，在局部地区堆积很高，并向纵深下沉几十米，从而形成巨大的浮冰山。露出水面的高度约为10～12米，有时高达15米，水下部分厚达40米，水平方向的面积可达600～700平方公里。从岛屿脱落下来的冰山能漂移到很远距离，其中一些冰山漂过极地水域可进入大西洋（图3），个别冰山可向南漂移到北纬40°(见大西洋)。由于冰盖厚度大，给船舶航行造成很大的困难。
和北冰洋热量平衡有关的因素主要有：太阳辐射吸热，结冰过程释放潜热，地热传导，海流热量输送，海水热传导引起的失热，蒸发失热以及海面有效辐射等。根据H.莫兹比估算，北极海域热量收支情况如表所示。
生物和资源 由于高寒，以及常年冰盖和流冰的限制，北冰洋动植物群的种类比地球上其他海区要少得多。浮游植物的年生产力比其他洋区要少10％。植物界包括大片聚集在浮冰上的小型植物，生长在表层水（深40～50米）中的浮游植物(微藻类)，生长在海滨浅海区海底的底栖植物巨藻类和海草等。暖水性的浮游动物少，但同属的动物，往往比其他地区长得肥大。最重要的鱼类有北极鲑鱼（红点鲑或白点鲑）和鳕鱼等。巴伦支海和挪威海是世界上最大的渔场之一。捕获量较大的有鳕鱼、黑线鳕、蝶鱼和毛鳞鱼。生物资源中，海洋哺乳动物最惹人注目，其中不少具有商业价值，如海豹、海象、鲸、海豚、北极熊和北极狐等，都是比较珍贵的。
辽阔的大陆架，局部地表现为广阔的沉积盆地，有利于碳氢化合物矿床的形成和积蓄。虽然这些海区的勘探工作仍处于初级阶段，但已发现两个海区具有理想的油、气埋藏结构：一是拉普捷夫海，另一是加拿大群岛周围海域。勘探活动最活跃的地区是北冰洋的加拿大区域，探明储量最多的是波弗特海。此外，北冰洋海底还富有锰结核、锡和硬石膏矿等。