北极海冰是全球气候变化的重要指标,对极地气候、生态和北极航道等具有重要意义。由于北极自然环境恶劣,我国距离北极较远,实地监测海冰冰情十分不易且成本较高,而遥感技术可监测的范围广,尤其是微波辐射计具有大范围、全天时、全天候监测的优势。我国的风云3号系列卫星,相对于美国的国防气象卫星（Defense Meteorological Satellite Program,DMSP）起步较晚,其搭载的微波成像仪（Microwave Radiation Imager,MWRI）的技术水平和其相似。针对基于低频率数据的全约束最小二乘（Fully Constrained Least Squares,FCLS）算法不能得到MWRI较高分辨率的海冰密集度的问题,提出了一种改进算法—基于极化差异的全约束最小二乘（FCLS-P）算法。本研究使用NASA Team算法、Bootstrap算法、The ARTIST Sea Ice算法、Enhanced NASA Team算法、FCLS算法和FCLS-P算法估算MWRI的海冰密集度,与北极船基数据进行对比,发现FCLS-P算法应用于MWRI整体上精度最高。同时,还利用同样算法估算了专用微波成像仪（Special Sensor Microwave Imager Sounder,SSMIS）、先进微波扫描辐射计（Advanced Microwave Scanning Radiometer-E,AMSR-E）和先进微波扫描辐射计2（Advanced Microwave Scanning Radiometer 2,AMSR2）的海冰密集度,精度分析表明,高空间分辨率的海冰密集度的精度一般较高。为了保证研究尽可能的全面性,还对海冰生长期、消融期和不同类型海冰进行精度评估,结果表明海冰生长期的精度往往比海冰消融期更好,因为海冰在消融期比在生长期自身表面物理变化大和空间分布情况不确定性提高,造成被动微波数据识别的误差增加,全约束最小二乘原理也可以提高同类型海冰的识别精度。基于海冰密集度的结果,将SSMIS、AMSR-E/AMSR2和MWRI数据计算的2019年海冰面积和海冰范围和MODIS海冰密集度融合产品进行对比,发现在海冰面积和范围最小值及其日期的比较中,基于全约束最小二乘的结果的与MODIS海冰密集度融合产品最接近。低频率算法在冬季偏向于低估MODIS海冰密集度融合产品,高频率算法除了NT2算法外,其他算法的结果和MODIS海冰密集度融合产品差异不大。基于MWRI-FCLS-P的结果,对2011年至2020年北极海冰面积和海冰范围进行时序分析和空间变化分析,发现北极海冰面积和海冰范围存在逐渐减少的趋势,北极海冰的空间变化受到海冰消融和生长的影响较大,也受到表层洋流的影响。与再分析数据的相关性实验中,气候因素对SIC的影响存在地区差异,不同海域的结果不一致。在北极海冰边缘区（Marginal Ice Zone,MIZ）的研究中,本研究使用区域生长算法,消除从陆地开始生长的海冰,保留从北极中心向南生长的区域作为海冰边缘区。将海冰边缘线作为评价被动微波数据得到的海冰边缘区精度的指标,与2019年MODIS海冰密集度融合产品进行比较,发现MWRI和MODIS海冰密集度融合产品在海冰边缘线上的精度介于SSMIS和AMSR2之间,AMSR2的精度最高,MWRI还有继续提升的空间。使用MWRI-FCLS-P数据研究北极海冰边缘区在2011年至2020年的变化,与全北极的海冰面积和海冰范围的趋势相同,MIZ也在逐渐减小。MIZ存在区域上的差异,巴伦支海北部和格陵兰海区域,几乎全年都存在MIZ,加拿大北极群岛和格陵兰岛北部的MIZ宽度小,在一年中变化也较小,其他区域的MIZ随海冰的消融和生长而发生变化。通过统计MIZ区域的近地面风速、气温和气压的平均值的时间序列,计算这些气候条件与MIZ的二阶偏相关系数,发现温度是MIZ变化的最主要因素。