Ответ на этот вопрос нужно искать в биологической терминологии. Однако, насколько мы видим, такое сочетание широко используется не только в художественной, но и в научной литературе: Лучший образец правила Аллена — лисы: полярный песец, кругленький, плотненький, с короткими ушками, мордочкой и лапками... [Станислав Дробышевский. Достающее звено. Книга 2. Люди (2017)]; Через плечо бородища, будто полярный песец [Василий Аксенов. Новый сладостный стиль (1997)]. 

Географическое название, употребленное с родовыми наименованиями город, село, деревня, хутор, река и др., выступающее в функции приложения, согласуется с определяемым словом, то есть склоняется, если топоним русского, славянского происхождения или представляет собой давно заимствованное и освоенное наименование.

Географические названия в сочетании с родовым словом обычно не склоняются, когда род обобщающего нарицательного слова и топонима не совпадают.

Кроме того, обнаруживают тенденцию к несклоняемости приложения-топонимы среднего рода, оканчивающиеся на -е, -о (с родовым словом): между селами Молодечно и Дорожно.

Топонимы славянского происхождения, оканчивающиеся на -ово, -ево, -ино, -ыно, не склоняются в сочетании с родовым словом. Подробнее см. в "Письмовнике".

Таким образом, верно: в городе Полярном, в городе Кириллове, в городе Бабаево, в селе Ферапонтово, в селе Хвалевском, в селе Спасское-Куркино.

Если родовое слово сокращено до г. или с., правила те же, что и со словами город и село.