基于热力数值模式的营口海域海冰单轴压缩强度分布规律

海冰灾害对冰区人类经济活动有着重要影响。本文基于2020/2021年冬季在将军石港观测的海冰温度与海冰盐度数据,结合海冰卤水体积参数化方案,给出基于海冰温度的海冰卤水体积分数评估公式;结合近67年的海冰温度计算结果,重现历年海冰单轴压缩强度演变过程,发现营口海域海冰单轴压缩强度呈减小趋势（0.0027 MPa/a）;分析海冰单轴压缩强度的概率分布,发现20世纪90年代后低强度海冰发生概率增大;评估营口海域20世纪60年代与近十年不同重现期下的单轴压缩强度,发现随着重现期的增大两个年份对应的力学强度差值也越来越大,且规范给出的重现期强度值小于上述计算结果。本文可为冰区经济活动的防灾减灾精细化管理提供科学支撑。     

关于冻冰融冰度日法推算渤海冰厚的商榷

结合近几十年来渤海沿岸海洋站的实测冰厚资料，利用冻冰融冰度日法对无冰厚有气温资料年份的海冰厚度进行了推算。通过进一步的分析论证，发现该方法在渤海冰适用性方面还存在几点需说明的问题，即渤海海冰的特殊性局限了它的应用范围。本文介绍对这些问题的一点初浅认识，供有关人员进一步商榷。     

河北近海海域海冰时空变化遥感监测分析

河北近海海域每年冬季都会出现不同程度的海水冻结现象,实时连续监测海冰变化对制定有效的防灾减灾措施具有重要意义。利用MODIS、环境一号、高分一号、高分四号等多源卫星遥感数据,提取了2010—2018年8个冬季的河北近海海域海冰信息。以冰期、盛冰期、海冰最大面积、海冰最大外缘线和海冰最大叠加频次作为统计指标,分析了海冰时空变化特征。结果表明,河北近海海域海冰通常始于12月中下旬,终于次年2月下旬,冰期一般为50~60 d,盛冰期多数出现在1月下旬至2月上旬。在一般冰年,海冰多初现于唐山附近海域,消融于沧州附近海域。2010—2018年,前3个年度海冰冰情相对稳定,均相对较重;而近5个年度冰情变化相对剧烈,冰情较轻与较重的年度大体呈间隔式出现。监测期海冰冰情整体呈下降的变化趋势。     

波罗的海未来冰情的数值研究

全球气候变化被认为对波罗的海物理和生态特性有影响.通过全球海气循环模型(AOGCM)的结果统计或动态缩减规模法可以预测未来气候对某一地区的影响.本文用两种不同的波罗的海冰-海耦合模型来模拟现在和未来约100年的冰情.已使用大气气候模型进行了两次以10年为期限的模拟实验,一个实验说明了工业化前的气候状况l检验模拟).另一个是CO2这种温室气体浓度增加150%时的全球气候变暖实验(方案模拟).模型模拟真实地再现了当前气候学冰情和一年里的变化.两个模型模拟的波罗的海每年最大结冰范围是l80～420×10xkm2(检验模拟)和45～270×103km2(方案模拟).检验模拟和方案模拟中每年的最大冰厚分别是32～96cm和11～60cm.对比早期的预测,海冰仍是每年冬天在波的尼亚湾北部和芬兰湾最东部形成总之,两个模型模拟得到的量的变化--像结冰范围和冰厚及其一年里的变化等--相对相似,这是值得注意的.因为这两个冰-海耦合模拟系统是独立研制的.这增加了预测波罗的海未来冰情的可靠性.     

波罗的海未来冰情的数值研究

全球气候变化被认为对波罗的海物理和生态特性有影响.通过全球海气循环模型(AOGCM)的结果统计或动态缩减规模法可以预测未来气候对某一地区的影响.本文用两种不同的波罗的海冰-海耦合模型来模拟现在和未来约100年的冰情.已使用大气气候模型进行了两次以10年为期限的模拟实验,一个实验说明了工业化前的气候状况l检验模拟).另一个是CO2这种温室气体浓度增加150%时的全球气候变暖实验(方案模拟).模型模拟真实地再现了当前气候学冰情和一年里的变化.两个模型模拟的波罗的海每年最大结冰范围是l80～420×10xkm2(检验模拟)和45～270×103km2(方案模拟).检验模拟和方案模拟中每年的最大冰厚分别是32～96cm和11～60cm.对比早期的预测,海冰仍是每年冬天在波的尼亚湾北部和芬兰湾最东部形成总之,两个模型模拟得到的量的变化--像结冰范围和冰厚及其一年里的变化等--相对相似,这是值得注意的.因为这两个冰-海耦合模拟系统是独立研制的.这增加了预测波罗的海未来冰情的可靠性.     

单层平整冰厚设计条件推算方法的比较——以辽东湾JZ20-2海域为例

单层平整冰厚的合理取值是海洋工程海冰灾害风险评估的重要内容。本文利用JZ20-2海域的实测环境数据,分别使用实测冰厚统计分析、海冰区划设计条件、累计负气温法3种方法对该海域的单层平整冰厚进行推算,进而对3种推算方法的结果合理性、安全性与可行性进行了评价。结果表明:对于我国冰区的海洋工程海冰风险评估,宜选用海冰区划方法和实测数据统计分析法,以确定安全合理的单层平整冰厚取值。     

辽东湾东岸海冰物理力学性质的基本特性

海冰物理力学性质研究对涉海经济活动的防冰抗冰有着重要意义。本文基于辽东湾东岸将军石港附近海域的海冰现场观测与力学性能测试，采用控制变量与统计的研究方法，分析了该海域海冰物理性质与力学性质。研究发现，冰面下10 cm位置时的海冰平均温度为-6.98℃、平均盐度为11.8、海冰密度平均值为0.892 g/cm³；冰层24 cm以上表现为粒状冰特征，24 cm以下呈现柱状冰特征。力学性质研究表明，海冰温度对粒状冰过渡区的压缩强度较为敏感，粒状冰压缩强度对加载方向不敏感，粒状冰压缩强度明显高于柱状冰；对于弯曲强度，随着应力速率的增大，弯曲强度为先增大、后减小的趋势；随着海冰温度的降低，弯曲强度峰值对应的加载速率逐渐减小；粒状冰垂直加载的弯曲强度明显高于水平加载。在此基础上，给出卤水体积分数与海冰力学强度的关系图，得出海冰力学强度随卤水体积分数的演变规律。本文工作可为辽东湾东岸海域海洋工程结构的防冰抗冰提供重要支撑。     

渤海海冰及其对渤海生态环境的影响

海冰是渤海生态环境的重要组成部分和特殊区域现象。通常年份冰期可跨4个月,覆盖渤海40%的海域面积。海冰对海上污染物的迁移转化行为、典型生态环境和海上突发事故都有不同程度的直接影响,是渤海污染防治、生态保护、风险防范等任务中要考虑的重要因素。本研究基于渤海海冰的生成条件和时空分布分析,论述渤海海冰对污染物迁移转化行为、海洋生物和海上突发事件的可能影响途径与程度;最后提出要从冰情、海洋生态环境质量、海洋生物等几个方面加强冰区海洋生态环境监测工作,为渤海生态环境保护提供技术支撑。     

南极春季海冰物理对叶绿素控制作用的统计分析

利用2006年南极威德尔海西北海域冬末春初的冰芯晶体结构,和302组冰芯温度、盐度、密度、叶绿素-a、脱镁叶绿素数据,以及冰底面叶绿素a垂直分布数据,进一步确定积雪/海冰厚度、冰内温度、盐度、密度对冰内和冰下叶绿素a的贡献.利用环境制约与生态平衡原理,阐明积雪/海冰厚度通过阻碍光通量对冰底叶绿素的效应,以及卤水体积通过冰温度和盐度体现对冰藻细胞活性的抑制作用.统计分析不仅确立了南极海冰冰内卤水体积-内叶绿素a的逻辑斯蒂上限含量曲线,并体现出粒状冰同柱状冰卤水排泄方式的差异及其对冰底春季叶绿素a快速增长的冰物理贡献.冰藻细胞活性指标小于0.5的仅占4.3%,该数据为南极冰藻是维持南极冰区浮游植物旺发的主导因子提供了重要依据.     

陆源自然平整海冰生长过程中的盐分与孔隙率变化

渤海海冰资源化将为环渤海地区水资源短缺问题的解决提供一种战略途径。研究自然平整海冰在生长过程中的物理性状,可以为海冰开采冰源选取提供理论依据。本文通过实地观测渤海湾沿岸盐场一级沉淀池平整海冰生长状况,基于实测数据分析,得出了海冰生长过程中厚度、盐度、密度以及孔隙率的变化规律。结果表明:温度是影响海冰生长的关键因素;海冰累计厚度与负积温成反比,当平均气温低于冰点时,平整海冰单日生长量与日平均气温成反比,累积冰厚随时间成二次分布;生长初期海冰盐度较高,随着时间推移呈下降趋势;海冰密度和孔隙率随着气温变化而波动,密度整体上(实密度和表观密度)呈下降趋势,而孔隙率呈上升趋势。     

辽东湾海冰晶体结构及其内部叶绿素的初步研究

本文介绍了１９９６年冬季首次辽东湾生态环境调查中的海洋背景条件。扼要地阐述了辽东湾海冰一般概况，分析辽东湾冰样晶体结构、存储条件及其与冰内和冰下海水叶绿素之间的关系。辽东湾冰内叶绿素符合其它结冰海区的一般规律。根据辽东湾冰层底部实测盐度变化规律阐明海冰对冰下海水营养盐的贡献。最后对深入开展结冰海区生态环境调查工作的技术、侧重点和意义做了讨论。     

基于Sentinel-1数据波弗特海域海冰漂移检测技术研究

卫星遥感技术是目前对极区海冰监测的重要手段,随着卫星数据的不断优化,选择适合的漂移算法,提高海冰漂移检测的精度,对我国开展极区海冰运动研究有重要的意义。本文首先基于Sentinel-1遥感数据,采用有效的预处理方法,得到较为准确的数据集。然后针对所得数据集采用SIFT（Scale-Invariant Feature Transform）特征跟踪方法,实现了对时间间隔为1 d的极区海冰漂移的速度和方向监测。最后用浮标数据对本方法进行了验证。结果表明,本文所得漂移矢量与浮标数据所得结果基本一致,与浮标数据的平均误差比仅为8.1%,从而表明该方法可以有效地实现极区海冰漂移检测,且准确性较高。     

基于光学视频的冰区核电海面浮冰监测与分析系统设计

随着能源需求的不断扩大,大型核电工程已逐渐向有冰海域分布。海冰是有冰海域海洋活动的首要灾害性环境要素,冰区核电站正常运行的首要问题是如何保障冷源取水不受海冰灾害影响而失效。本文根据冰区海水直接利用工程的监测需求,分析了光学视频在特定小区域海面浮冰监测中的优势,并基于海冰灾害风险评估的理论框架和信息处理流程,初步设计了冰区核电海面浮冰监测与分析系统。系统建成后,结合实时监测数据和风险评估数据库,可以快速提供冷源取水堵塞风险和预警信息,为企业和有关部门及时有效的采取防灾措施提供依据。     

面向核电冷源安全的雷达海冰监测系统设计

随着我国首座冰区核电站——红沿河核电站的建成,冰区核电的冷源安全保障技术受到管理者和有关学者的广泛关注。本文根据核电站冬季冰期海水利用工程安全保障的监测需求,分析了雷达在取水口近岸海域监测浮冰的优势,并以雷达技术为核心设计了面向冰区核电站的雷达海冰监测系统,介绍了系统在红沿河核电站中的应用。系统实时提供的海冰信息,可为有关部门采取有效的防灾减灾措施提供依据。     

辽东湾海冰生消的热力要素分析

利用辽海湾ＪＺ２０－２海域冰斯气象、水文和海泳的测量资料，对冰面太阳辐射、长波辐射、盛热、潜热、冰内热传导和泳下海洋热通量等热力要素的计算方法进行了讨论，并对其中的部分参数进行了确定；对１９９７～１９９８年度不同天气条件和不同泳期的海８泳热力要素进行了对比分析，发展太阳辐射的主要影响因素为云层，冰面感热主要受控于风速和和气温，而长波辐射变化量不大，不同风向时的相对湿度差别很大，疳直接影响到冰面潜热     

利用AVHRR和MODIS数据测算海冰资源量——以渤海海冰资源测算为例

论文探讨了利用遥感数据测算海冰资源量的方法,提出了基于GIS技术和光谱特征的海冰信息分层提取法,并测算出2001-01-15的渤海海冰资源储量和可开采量分别为8.19×109m3和4×1010m3,表明渤海海冰作为淡水资源,其数量是相当可观的。论文认为,利用可见光、近红外和远红外波段对海冰资源量测算效果明显;MODIS数据在海冰资源量测算方面优于AVHRR数据。     

面向海洋调查与风险评估的冰情数据应用需求分析

本文对冰情监测数据在海冰条件调查、海冰监测、风险评估与预警中的工作需求进行了论述,并从标准规范、技术要求等角度对具体海冰监测要素的内容进行了汇总。面向海洋调查的传统海冰监测主要目的是获取冰情及环境要素数据,开展不同时空尺度的冰情演变规律分析及预测,为用海规划和工程海冰条件确定提供依据。通过2部海洋调查国家标准,以及涉及风电、港口、核电、船舶、石油、桥梁等涉及6个行业6类工程的9部国内外典型标准对比分析,归纳了海冰调查对于冰情监测的要素性需求。对于近年逐渐兴起的海冰风险评估和监测预警的新需求,结合行业内的试行规范和海冰灾害机理,分别分析了区域综合体和产业经济体两类目标的冰情监测需求。面向冰情监测的不同需求可为海冰监测体系发展提供新的需求。     

海冰数值预报在海洋开发中的应用

９０年代以来，海冰数值预报的产品被应用到多种领域，如海上石油开发，海上交通运输，海洋工程及海洋环境保护等，并创造了良好的社会和经济效益。本文叙述了海冰数值预报在海洋开发中的应用，特别侧重于局部海区的冰模式，为海洋工程服务以及结冰海区溢油行为和归宿的模拟研究。