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北冰洋（英語：Arctic Ocean）又稱北極海（Arctic Sea）、北大洋或北極洋，位於北極圈內，大致以北極點為中心。北冰洋是世界五大洋中最小最淺的[1]。面積1405.6萬平方公里，約佔世界大洋面積的3.6%。平均深度1200-1300米，為世界大洋平均深度的三分之一。最深處為南森海盆，深度為5450米。
國際海道測量組織將北冰洋視為洋，不過一些海洋學家稱之為「北極陸間海」或是「北極海」，分類為陸間海或是大西洋的河口灣[2][3]。
北冰洋有巴倫支海、波弗特海、楚克奇海、東西伯利亞海、格陵蘭海、哈得遜灣、哈得遜海峽、喀拉海、拉普捷夫海、白海和巴芬灣等邊緣海和陸間海。
洋面上有長年不化的冰層，佔北冰洋面積的三分之二，厚度多在2－4米左右。中央的海冰已持續存在300萬年，是永久性的海冰。水溫大部分時間在0℃以下。當海水向南流進大西洋時，瓦解的冰山就隨之流入大西洋，給航運帶來威脅。1912年4月15日，鐵達尼號客輪就是撞到漂流冰山而沉沒的。
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在歐洲歷史上相當長的一個時期，北極地區大部分都是未探明的，那裏的地理情況也都是依據推測。公元前325年，來自馬賽的皮西亞斯曾經記錄過向北前往他所稱的「圖勒」的地方的一次旅行，在那裏太陽每天僅僅落下3個小時，水被一種凍結的物質所取代，「在其中，人既不能行走也不能航行」。他說描述的零散的海冰，可能是現今所知的「極小冰山」或「較小冰山」。他的「圖勒」可能是挪威，也有可能是法羅群島或昔德蘭群島。[4]
早期的地圖學家不是很確定是否應該將北極區域畫為陸地（比如約翰內斯·魯伊希的1507年地圖，或傑拉杜斯·麥卡托的1595年地圖）還是水域（比如馬丁·瓦爾德澤米勒的1507年世界地圖）。歐洲商人熱切的渴望有一條到達「契丹」（即中國）的北方通道，使得地圖在北極區域多畫為水域。到了1723年，製圖家們（比如約翰·霍曼）將地圖的北面邊緣標為廣闊的海洋。
在這一時期，極少數深入北極圈的探險僅僅發現了幾個小島，比如新地島（11世紀）和斯匹次卑爾根島（1596年）。即使這些島被浮冰所包圍，但他們的北面邊界仍不是很清楚。航海圖製作者通常比那些充滿幻想的地圖學家更保守些，他們傾向於將這個區域留作空白，僅僅勾勒出斷斷續續的已知海岸線。直到1933年，最後一片被探索的北極島嶼——北地群島被納入蘇聯版圖。
缺乏對漂浮冰壘的北面的了解使得猜測很多。在英國以及其他一些歐洲國家，有關「開放的極地海洋」的傳說一直流傳。長時間擔任過英國海軍部二秘的約翰·巴洛在1818至1845年間一直在促進探險活動以搜尋這一海洋。
2006年9月20日，歐洲環境衛星發回的圖片顯示，歐洲北部至北冰洋一帶的永凍冰正在以前所未有的速度鬆動融化。
2012年8月27日，美國國家冰雪數據中心顯示在8月26日的衛星觀測，北冰洋的海冰面積已經縮減至只有410萬平方公里，北冰洋夏季的海冰量已減少超過百分之四十。美國太空總署科學家科米索（Joey Comiso）表示，2012年北極的夏天氣溫未見出現不尋常高溫，北冰洋夏季的溶冰量更令人驚訝。冰雪數據研究中心指出，此現象是長期氣候暖化的強烈信號，不少科學家均預測2020年至2030年可能會出現夏季北冰洋徹底無冰的情況。
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北冰洋形狀似橢圓形，沿着短軸方向，有一系列長條形的海嶺；主要有三條：
- 羅蒙諾索夫海嶺：大約從新西伯利亞群島穿過北極，至格陵蘭島北岸，嶺脊距海面1000～2000米。
- 阿爾法海嶺（門捷列夫海嶺）：從亞洲一側的弗蘭格爾島至格陵蘭島一側的埃爾斯米爾島附近，與羅蒙諾索夫海嶺匯合。
- 北冰洋中脊：位於羅蒙諾索夫海嶺另一側，從勒那河口到格陵蘭島北側，與穿過冰島的北大西洋海嶺連接；長約2000公里，寬約200公里。
靠亞歐大陸一側的為歐亞海盆，深約4公里，最深處在斯瓦爾巴群島以北（北冰洋最深處）；靠北美洲一側為加拿大海盆。很多海底峽谷分割着北冰洋大陸邊緣，最大的斯瓦太亞·安娜峽谷，位於喀拉海北部，長度超過500公里。
北冰洋海底大陸架很廣闊，面積約440萬平方公里，佔北冰洋面積的1/3，深海區在大洋中所佔的比例很小。在亞歐大陸以北，大陸架從海岸一直延伸約1000公里，最寬處可達1200多公里；在阿拉斯加以北，大陸架比較窄，只有20多公里。
北冰洋處高緯區，得到的太陽輻射少，加上夏季冰雪融化消耗大量熱量，所以氣溫比地球上其他區域低。冬季極夜期長179天，冷月份（1～3月）平均氣溫約為-40℃，近海區為-30℃，最低溫度為-53℃。夏季極晝期長180天，暖月份（7～8月）平均氣溫在極地附近為0℃，沿岸地區為7℃。
雲霧天多是北冰洋夏季典型的天氣；疾風很少，月平均風速為4.5米/秒。暴風雪容易發生在邊緣地區，尤其在冷暖氣團交匯處。
反氣旋控制着北極上空，冬天在西伯利亞上空發展為強大的反氣旋中心，在西伯利亞和極地反氣旋之間，形成了由西向東延伸的低壓槽，把從大西洋的暖濕空氣帶到北冰洋；同時大西洋暖流的延伸，北極的寒冷氣候有所緩和；所以北半球的冷源不在極地，而在亞洲的維爾霍揚斯克。
美國的阿拉斯加鄰近北冰洋，主要港口有巴羅（71°17′44″N 156°45′59″W）及普拉德霍灣（70°19′32″N 148°42′41″W）。
在加拿大船隻會停靠在緬尼吐巴的邱吉爾市（邱吉爾港， 58°46′28″N 094°11′37″W），努納武特的努納武特（73°04′08″N 084°32′57″W）[6]，西北地區的圖克托亞圖克（69°26′34″N 133°01′52″W）或因紐維克 （68°21′42″N 133°43′50″W）。
格陵蘭的主要港口是努克（努克港，64°10′15″N 051°43′15″W）。
挪威本土中的港口有希爾克內斯（69°43′37″N 030°02′44″E）及瓦爾德 （70°22′14″N 031°06′27″E）。在弗拉姆海峽對面的斯瓦巴群島也有朗伊爾城（78°13′12″N 15°39′00″E）。
俄羅斯在北冰洋的不同海域中也有許多的港口：
北冰洋的瀕危物種有北極熊及鯨，此地方的生態系很脆弱，變化很慢，因此要從破壞中復原也很緩慢[5]。獅鬃水母在北冰洋水的數量很多，條紋錦䲁是錦䲁科中唯一生存在海中的物種。
北冰洋除了浮游植物以外，其他的植物很少[7]。浮游植物是海洋中重要的一部份，在北冰洋的數量相當多，也提供了河流及太平洋和大西洋上洋流中的養份[8]。在夏天時，白天會持續約半年，因此浮游植物可以長期進行光合作用，可以快速的繁殖，不過在冬天也會有半年沒有陽光，因此浮游植物很難獲取到足夠的陽光[8]。
礦藏、天然氣、魚及夏季航道也會出現在北極海。美國、俄國、加拿大、丹麥、挪威均在北極海的不少部份聲稱擁有領土，各國屢就北極控制權發生爭議。但沒有國家可證明其大陸架伸延到北極，國際法規定北極不屬於任何國家。
2007年8月2日俄羅斯北冰洋勘探小組周四乘小型潛艇，將裝有俄羅斯國旗的容器，放到北冰洋底宣示主權。
2007年8月11日加拿大宣稱將會在北極興建兩座軍事設施，以宣示加國在北極的主權。次日，丹麥派遣一支由科學家組成的探險隊前往北極冰層，展開歷時1個月的考察任務，以尋找有關丹麥擁有北極地區主權的證據。
北冰洋的冰正在漸漸減少，多年來在北極上空的臭氧層也有季節性的破洞[9]。北冰洋冰的減少會使地球的反照率下降，可能在全球暖化上有正回授的效應[10]。研究發現北冰洋在2040年時會完全沒有浮冰，是人類歷史中頭一次出現這樣的情形[11]。
北冰洋溫度的提高會造成大量的融冰水進入北冰洋，也許會破壞全球的溫鹽環流，可能會造成全球氣候的嚴重影響[10]。
若北冰洋浮冰減少及海平面上昇到一定程度，在水域上的氣旋（例如2012年北極海強烈風暴）效應會變大，海水也可能會破壞河岸上的植物（例如馬更些河的三角洲），風暴潮也會更強烈[12]。
其他的環境議題和北冰洋的放射性污染有關，例如俄羅斯卡拉海的放射性廢料[13]及冷戰時在新地島的核試驗等[14]。此外，2012年夏天時殼牌石油計劃在楚科奇海和博福特探戡原油，環境組織為了保護附近居民及野生動物，以及北冰洋的溢油事件提出訴訟[15]。
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