夏季南极普里兹湾海冰及其光学特征观测研究

摘要

基于美国冰雪数据中心的海冰外缘线和海冰面积逐月平均值数据分析了1979-2014年南极每月海冰外缘线变化和面积变化及趋势。发现南极海冰的外缘线有扩张的趋势，海冰面积也在增加，并且最近几年增速在加大。利用每月冰密集度趋势数据，分析了南极海冰在不同地区的变化趋势。
　　根据AMSR2密集度数据（以2013年为例）分析了南极普里兹湾的海冰在一年内不同阶段的空间分布特征。湾内以季节性海冰为主，存在较大的季节变化。冬季，整个海区全部被海冰覆盖，海冰边缘线可达到57°S左右;春夏季，海冰自北向南逐渐破碎和消融;盛夏，南极沿岸的固定冰也破碎消融，海面以不连续出现的浮冰带为主。
　　于2013-2014年南半球夏季对东南极普里兹湾海区的海冰光学特征进行了走航观测。利用安装于破冰船船头的高光谱辐照度计测量入射和反射的350-920nm的太阳短波辐射，基于观测数据计算得到了反照率。分析和比较了不同下垫面的反照率，通过比较不同航段的观测结果，得到了反照率的空间变化，以及从海冰融化期至冻结初期的变化。比较了不同波段的反照率，发现融化期由于积雪含水量较大，增加对近红外辐射的吸收，降低了该波段的反照率。结合卫星遥感(AMSR2)和人工观测的海冰密集度，发现区域平均的反照率主要取决于海冰密集度，然而也受下垫面物理特征影响，例如2月底至3月初形成的新冰的反照率只有老冰的1/3-1/2。新冰形成，会直接增加海冰密集度，但由于其反照率较低，其对空间平均反照率的贡献较小。因此，若要建立合理的冰水混合区的反照率参数化方案，必须充分考虑海冰类型和冰面积雪的物理状态，并考虑反照率的波长依赖性。与此同时，安装在同样位置的红外辐射计观测海冰/水表面温度，计算得到表面温度在4个航段的时间和空间变化，并将表面温度与反照率和海冰密集度的关系进行了相关的分析与研究。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 研究进展

1．2．1 国外研究进展

1．2．2 国内研究进展

1．3 本文主要工作

2 1979-2013年南极海冰外缘线变化和趋势评价

2．1 数据和方法

2．1．1 国家冰雪数据中心海冰索引

2．1．2 被大陆海岸线限制的海冰

2．2 海冰外缘线的变化特征

2．3 南极海冰外缘线变化及趋势

2．4 南极海冰面积变化及趋势

2．5 南极海冰密集度变化趋势

2．6 讨论和小结

3 东南极普里兹湾海冰变化

3．1 研究区简介

3．2 数据来源和分析方法

3．3 普里兹湾海冰一年内不同阶段的空间分布特征

3．3．1 海冰融化初期(10月)

3．3．2 海冰融化中期(11-12月)

3．3．3 海冰融化末期(1-2月)

3．3．4 海冰冻结初期(3月)

3．3．5 海冰冻结中期(4-8月)

3．3．6 海冰冻结末期(9月)

3．4 分析与讨论

3．5 小结

4 2013-2014年南极夏季普里兹湾反照率走航观测

4．1 反照率走航观测现场工作

4．1．1 走航观测情况介绍

4．1．2 海冰密集度变化

4．1．3 观测仪器和现场工作

4．2 数据处理

4．3 观测结果及分析

4．3．1 反照率时空变化

4．3．2 不同波段的反照率

4．3．3 不同下垫面的反照率

4．3．4 反照率与海冰密集度的关系

4．4 小结

5 2013-2014南极夏季普里兹湾海冰皮温观测

5．1 测量仪器及安装

5．1．1 仪器概述

5．1．2 仪器特点及主要技术参数

5．1．3 现场安装工作

5．2 数据处理

5．3 数据分析

5．3．2 表面温度与密集度关系

5．3．3 表面温度与反照率关系

5．4 讨论和小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢