北极海冰是全球气候系统的重要组成部分,海冰体积直接与能量平衡有关,是气候变化的敏感指示器。由于海冰厚度数据限制,缺乏对长时间序列海冰体积变化分析。本文利用多源海冰厚度数据,通过数据评估、比较、回归分析和融合获得1979-2018年海冰厚度,利用厚度和面积数据计算近40年体积的时空变化特征。影响海冰变化的因素包括动力学（变形和输出）和热力学（消融和生长）,哪个因素对体积变化的影响较大,及不同时期影响体积的主要因素是否相同需要进一步评估。本文基于海冰漂移数据评估1979-2018年海冰变形、输出量;利用被动微波亮温数据提取海冰消融期和结冰期,讨论这四个因素对不同时期体积变化的影响情况。主要研究结果如下:（1）基于多源数据的海冰厚度时空变化。目前基于Cryo Sat-2（CS-2）观测数据有三种反演海冰厚度产品,分别来自德国Alfred Wegender Institute（AWI）,美国雪冰中心National snow and ice data center（NSIDC）,及欧空局European Space Agency（ESA）。利用Operation Ice Bridge（OIB）航空观测数据评估这三种产品的精度,NSIDC CS-2海冰厚度与OIB的较接近,ESA与OIB偏差最大,AWI（ESA）和NSIDC存在明显的季节性差异。经过海冰厚度不确定性分析表明三种厚度产品差异来源主要是海冰干舷高度的反演算法和海冰密集度。基于回归分析、数据融合和Pan-Arctic Ice-Ocean Modeling and Assimilation System model（PIOMAS）海冰厚度,将Envisat海冰厚度数据覆盖范围（81.5°N）扩张到88°N,获得PIOMAS与Envisat融合数据Envi-PIO,以NSIDC的CS-2海冰厚度数据为基准,分析PIOMAS、Envi-PIO和CS-2的一致性以获得1979-2018年时空连续的海冰厚度数据。根据数据来源不同分析1979-2018年三个时期海冰厚度时空变化:1979年1月至2002年4月,即PIOMAS时期,2002年10月至2010年4月,即Envisat时期,2010年10月至2018年12月,即CS-2时期,由于卫星高度计观测受夏季融池影响,厚度和体积研究主要集中在生长期10月至第二年4月。前两个时期生长期各月海冰厚度显著下降,其中Envisat时期的下降速率大于PIOMAS时期,12月最大,达到-5.9×10-2 m/yr;CS-2时期各月出现了厚度变化的正趋势,且10和11月变化趋势经过了显著性检验。空间上,PIOMAS和Envisat的海冰厚度变化均经过了显著性检验,变化最大的区域均位于加拿大群岛和格陵兰岛以北的厚冰区,而CS-2时期经过显著性检验的正趋势也位于此处。（2）近40年北极海冰体积的时空变化。海冰体积生长期各月的体积变化趋势与厚度相似,其中Envisat时期体积下降速率最大,除了11-12月,其他月下降速率都超过了200 km3/yr,其次是PIOMAS时期,下降速率大于100 km3/yr小于200 km3/yr;CS-2时期海冰体积变化趋势为正,但未经过显著性检验。空间上,PIOMAS和Envisat时期,体积变化最大的区域位于北极中央海域,其次是楚科奇海、东西伯利亚海和巴伦支海;CS-2时期海冰体积增加较多的区域位于位于格陵兰和加拿大群岛以北。利用经验正交分解Empirical Orthogonal Function（EOF）分析结果表明厚度变化对体积变化影响大于面积。通常冰龄越大,厚度越大,1984-2018年多年冰的面积下降速率达到-6.5×104 km2/yr,其中五年以上的冰的下降速率最大（-8.2×104 km2/yr）,Envisat时期多年冰的剧烈减少导致这一时期的体积急剧下降。（3）海冰变形和输出对体积变化的影响。近40年海冰漂移速率逐渐增加,海冰漂移速率和厚度之间存在显著的负相关。海冰变形率在近四十年也逐渐增加,且具有明显的季节性特征,夏季较小,春冬季较大,辐聚作用较大的区域主要位于对加拿大群岛以北,对其量化获得辐聚指数（Ice convergence index,ICI）,CS-2时期ICI大于0的月份占这一时期的65%左右,表明CS-2时期海冰辐聚作用发生较频繁,其对CS-2时期体积增加有一定影响。弗莱海峡是北冰洋海冰输出的主要通道,1979-2018年,弗莱姆海峡海冰面积年输出量显著增加,面积输出对2007、2012年海冰面积的极小值年有一定的贡献。1979-2018年生长期体积输出量和其占海冰体积总量的比例没有显著变化趋势,表明体积输出量对生长期体积变化的影响不是主要因素;利用线性回归和5-9月面积输出量计算5-9月体积输出量,这一时期的体积输出量与多年冰面积的有显著的负相关（R=-0.39）,而夏季北极海冰以多年冰为主,表明海冰的体积输出对多年冰面积变化有一定影响。（4）消融期和结冰期对体积变化的影响。1979-2018年,海冰的开始（持续）消融日期（early/continuous melt onset,EMO,CMO）逐渐提前,变化速率为-0.15（-0.23）天/年,开始（持续）结冰日期（early/continuous freeze onset,EFO,CFO）逐渐推迟,变化速率为0.71（0.61）天/年,内部（外部）消融期长度（EFO–CMO,CFO-EMO）逐渐延长,变化速率为0.93（0.75）天/年,七个子海区中变化最大的为巴伦支海,其次是喀拉海、楚科奇海和波弗特海,与海冰体积和厚度空间变化较大的区域相对应。PIOMAS和Envisat时期的消融期长度显著延长,Envisat时期消融期延长的天数大于PIOMAS时期,CS-2时期变化不显著;开始（持续）消融日期与体积变化的相关性（R<0.8;R<0.4）小于开始（持续）结冰日期（R>0.8）。消融期海冰的变化量主要是消融和输出组成,其中消融量占体积总变化量90%以上,表明消融是影响海冰变化的主要因素。海冰的消融期长度与海-气温差呈负相关,海-气温差越大越利于热量的释放,促进结冰过程。综上,经过对PIOMAS、Envisat和CS-2时期海冰厚度和体积变化的研究发现,海冰厚度和体积在不同时期变化不同,先减少,再急剧下降,最后趋稳,进一步研究发现厚度对体积变化影响较大。讨论近四十年海冰变形和输出、生长和消融期对体积变化影响,合理解释了不同时期厚度和体积变化的原因,为今后模式预测海冰变化提供了热力学和动力学方面的数据和决策支持。