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本研究通过AVHRR热红外卫星传感器构建了1982-2023年北极和南极表面温度数据集（C3S IST v1.1），首次基于单一传感器类型实现长期一致性观测。研究人员开发了针对海冰、冰缘带和开放水域的定制算法，结合RTTOV v12.3辐射传输模型校准，验证显示北半球海冰温度显著上升（+1.11°C/十年），为全球变暖研究提供了关键数据支撑。
在气候变化研究领域，极地表面温度监测始终面临数据连续性差、观测手段单一的挑战。传统方法依赖多源数据融合，但不同传感器和观测方式的差异可能导致高达数摄氏度的偏差。尤其在北纬50度以上的极地区域，常规气象站覆盖稀疏，海冰和冰盖的温度变化记录长期缺乏统一标准。这种数据缺口严重制约了科学家对"北极放大效应"（温度上升速率高于全球平均水平）机制的理解，也影响了气候模型的精度。
为突破这一瓶颈，来自丹麦气象研究所等机构的研究团队在《Remote Sensing of Environment》发表了历时42年（1982-2023）的极地表面温度研究成果。他们创造性利用美国NOAA和欧洲MetOp卫星搭载的先进甚高分辨率辐射计（AVHRR 2&3）热红外通道数据，构建了迄今最长的单一传感器温度记录——Copernicus气候变化服务冰面温度数据集（C3S IST v1.1）。该研究不仅填补了极地气候观测空白，更揭示了北半球海冰惊人的升温趋势：每十年上升1.11°C，远超南极区域的0.16°C/十年。
研究团队采用三大关键技术：首先开发了分温区算法，将海冰表面温度（IST）划分为冷（<240K）、中（240-260K）、暖（>260K）三组，分别校准系数；其次运用RTTOV v12.3辐射传输模型，结合ERA-Interim再分析数据模拟大气顶层亮温（TOA TB），实现仪器特异性校准；最后建立三级质量控制系统，通过云检测、空间一致性检验等步骤确保数据可靠性。验证数据涵盖NASA IceBridge航测、PROMICE自动气象站等7类实地观测，其中机载KT-19红外辐射计验证显示仅0.20°C的平均偏差。
研究结果展现出鲜明的空间异质性。温度趋势分析显示，北半球海冰在1982-2023年间整体升温4.4°C，特别是巴伦支海冬季升温速率超过0.3°C/年。通过显著性检验（p<0.05）发现，北极圈内84%区域呈现统计学显著变暖，而南极海冰趋势则多不显著。值得注意的是，2007、2012和2020年三个北极海冰面积最低纪录年份，恰好对应温度曲线的峰值时段，暗示冰-反照率正反馈机制的存在。
冰盖变化同样引人关注。格陵兰冰盖边缘区域显示最强增温（沿海地区达2°C/42年），而南极东部高海拔区域却出现-0.5°C/十年的冷却趋势。研究人员指出，这种南北极不对称可能与海洋环流差异有关：北大西洋暖流加剧了北极海冰消融，而南极绕极流则维持了相对隔离的环境状态。
在数据质量讨论部分，论文坦承存在两大挑战：一是云检测算法更新导致格陵兰冰盖数据出现约1°C的系统偏移，二是南极验证数据量不足（仅326组有效比对）。但通过交叉验证证实，该数据集温度趋势的不确定度（北半球±0.38°C/十年）远小于实际观测到的变化幅度，完全满足气候研究需求。
这项研究的意义远超数据本身。作为全球气候观测系统（GCOS）新认定的基本气候变量（ECV），C3S IST数据集不仅为IPCC评估报告提供了关键证据，更将推动三项科学认知的革新：首次量化证明了北极海冰温度变化速率与冰盖物质损失的定量关系；揭示了冬季增温主导北极放大的新特征；建立了卫星反演温度与冰川动力学模型的直接对接标准。数据集已应用于欧盟哥白尼气候变化服务，未来计划通过算法优化将记录延伸至当下，持续支撑极地气候监测与预测工作。
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