海冰

摘要： 本文通过对2001—2017年秋季北极低云的多源数据的分析,展示了本世纪以来北极秋季低云的变化,并为其变化提供了一个新的可能的解释.卫星和再分析数据表明,秋季北极有冰海面低云存在减少的趋势,且在北极边缘海区表现为950 hPa(约500 m)以下近地面云显著减少.本文研究表明,在有冰海面上,低云减少的趋势与背景大气增暖导致的大气相对湿度降低有关,这一关系在80°N以北的北极中央区更明显.而在北极边缘海区,气旋活动对云的影响更重要.在有冰海面,气旋与低云的长期变化趋势相反,两者的年际变化呈负相关关系.利用自组织映射(SOM,Self-Organizing M ap)对所有气旋日垂直运动和云分布进行了初步分析,结果表明:在无冰海面和有冰海面由于气旋垂直运动及背景(无气旋日)云分布的差异,气旋对云的影响存在差异.气旋在有冰海面导致低云减少为主,而在无冰海面导致低云增加为主.

摘要： 1月19日,东北地区重要粮油、矿粉输出港锦州港的最低气温降至-15°C,海上出现了较大面积的海冰。为此,海事部门对陆地、海上导助航设施运行状态进行专项巡检,重点查看了辖区冰情及海冰对航标的影响,积极协调大马力拖轮在港池和航道内破冰,并采取"大船带小船,重载船带空载船"等编队航行方式,降低船舶受冰压冰困的概率,同时加强应急值守,安排港口拖轮分段驻守,随时准备应对突发情况,保障航路畅通,提高船舶进出港效率。

摘要： 随着全球气温上升,北极海冰的消融加速,北极航道的开通成为可能,极区海冰监测对船舶航行安全及无人冰站有着重要意义。设计低功耗、耐低温且工作稳定可靠的极区海冰影像自动监测系统,集成耐低温的串口摄像头,实现海冰表面形态和浮标运行状态的监测;增加加热模块以解决极区低温环境下摄像头无法正常采集图像的问题;基于铱星9523研发了针对大量数据的传输策略,实现了图像数据的远距离传输;以蓄电池为储能装置并配置太阳能板补充电能。监测系统在中国第九次北极科学考察中进行了安装并在第十一次北极科学考察中进行了优化和升级,结果表明该系统在极地低温恶劣环境中运行稳定,可靠性强,可以长期工作。

摘要： 春季云属性的分布和变化对北极9月的海冰变化具有重要的预调节作用。但是,在北极及全球气候变暖加剧的背景下,春季云和9月海冰之间的关系及其在北极不同海域的特征需要进一步更新。本文基于ERA5云辐射、MODIS云量和云水路径以及美国国家冰雪中心的海冰密集度(sea ice concentration,SIC)数据,首先分析了2000—2017年北极地区春季云量、云水路径两种云宏观属性与云长波辐射效应、云短波辐射效应两种云辐射属性气候学尺度的空间分布特征,然后探讨了云宏观属性和辐射属性的相关关系,以及在不同感兴趣区(region of interest,ROI)内的海冰变化对云属性的响应特征。结果表明,在北极的春季,云量的分布随海冰密集度的升高而递减,云水路径的分布随纬度的升高而增大。云长波辐射效应的分布不连续,未见显著规律,在巴伦支海和东格陵兰海域及其以北的北冰洋海域(ROI2)以外的其他区域,云短波辐射效应差异较小。北极云量和云水路径与云长波辐射效应主要存在正相关关系,与云短波辐射效应存在负相关关系,但在相关性的强度和范围上云水路径均不如云量。在冰边缘区占比最高的拉普捷夫海和喀拉海域及其以北的北冰洋海域(ROI1)和波弗特、楚科奇、东西伯利亚海域及其以北的北冰洋海域(ROI4),春季云长波辐射效应倾向于增强9月海冰的融化,云短波辐射效应作用相反,这种响应的滞后时长约为4个月。在多元回归模型中,决定系数可用于表征自变量对因变量的解释程度,决定系数的结果表明,ROI1的云量变率占海冰退化成因的约18.53%,ROI4的云量和云水路径的重要性在海冰减退机制中没有得到体现。

摘要： 海冰表面和底层形态的特征相关性分析对海冰分类、气候研究以及海冰厚度估计等方面具有重要作用。目前,海冰底层形态的研究较少,且缺乏海冰表面和底层形态的相关性研究。针对这一问题,本文利用加拿大渔业和海洋局提供的积雪表面粗糙度高度(定义为海冰或积雪表面相对于周围平整表面的高度)、海冰底层轮廓、积雪深度以及海冰厚度数据,采用均方根高度等7个粗糙度参数对海冰表面和底层粗糙度特征进行了分析,并给出了其概率密度函数。结果表明,7个粗糙度参数中,基于一阶粗糙度参数描述的海冰表面和底层粗糙度与海冰厚度之间存在强相关性,相关系数均大于0.680。三阶和四阶粗糙度参数表示的海冰表面和底层粗糙度与海冰厚度之间相关性较弱,相关系数的绝对值小于0.2。另外,基于一阶粗糙度参数描述的海冰表面和底层粗糙度具有强相关性的特点,相关系数大于0.740。这对利用海冰表面粗糙度估计底层粗糙度和海冰厚度等方面具有重要作用。

摘要： 海冰是地球系统内部反馈的重要因子之一,对气候系统的演变具有重要影响。本文基于海气耦合气候模型CCSM3的过去21,000年以来的气候瞬变模拟试验(TraCE21)及其单一强迫试验,分析早中全新世以来(过去7000年以来)海冰演变特征及其控制机理。结果发现,北半球海冰以震荡为主,无明显长趋势,这可能是大气CO2上升和当地夏季太阳辐射降低共同影响所致;在南半球,由于威德尔海和罗斯海淡水注入的突然停止,海冰在距今5000年左右突然减少,而突变前后都无明显趋势,可能与大气CO2和当地春季太阳辐射共同作用有关。结合单一强迫试验结果分析发现,南大洋海冰对南极融冰水变化的响应敏感性取决于与气候背景相关的海冰面积多寡,海冰偏少的暖期对淡水更敏感,反之亦然。由于单一强迫试验都基于末次盛冰期的气候背景,这意味着不能简单利用单一强迫试验解释各自然强迫因素对全新世气候演变的影响。

摘要： 冰冻圈水文学是研究冰冻圈要素的水文过程、作用及影响的学科。它是在传统冰川水文学、冻土水文学、雪水文学以及寒区水文学等基础上,由中国科学家于2020年首先提出并完成其学科体系构建的科学,是随着冰冻圈科学发展而涌现的一门新兴的、冰冻圈科学与水文学的交叉学科。冰冻圈是地球表层连续分布且具一定厚度的负温圈层,亦称冰雪圈、冰圈或冷圈。冰冻圈要素主要包括冰川(含冰盖和冰帽)、河冰、湖冰、积雪、冰架、冰山、海冰、多年和季节冻土,以及大气圈内的固态水体等。冰冻圈从冰体融化形成径流的过程,需要吸收大量的热量。

摘要： 锦州市位于渤海辽东湾北部沿岸,近海滩涂养殖和海水池塘养殖产业发达。锦州附近海域每年11月底至次年3月会形成海冰,如果海冰冰情严重则会使海水养殖品种大量死亡,进而造成巨大经济损失。由于笔者多年对锦州地区海冰形成期到消亡期进行实地考察研究,此文介绍了锦州地区海冰的发展概况,海冰对海水养殖中的滩涂养殖和池塘养殖造成的影响,并提供了一些相应的防治措施,仅供各位养殖同仁参考。

摘要： SAR海冰图像易受斑噪声影响而导致特征显著性下降。利用一些传统的非线性特征描述符进行特征提取,可以克服使用线性特征在降噪时无区别滤波导致局部特征缺失的问题,但是当待配准图像存在显著性灰度差异时,这一类方法配准效果不理想。针对存在显著性灰度差异SAR海冰图像,提出一种新的配准方法。考虑到LDB描述子对灰度差异适应性的固有优势,以及GLOH描述子在配准主方向判断上的优势,将二者结合提出GLDB描述子,使得主方向的选择更加准确。在特征点匹配阶段,提出一种基于几何对应匹配和灰度差异对应匹配的两步匹配策略。通过实验对比在一定程度上验证了该算法的有效性。

摘要： 海冰弯曲强度是确定锥体海洋平台、船舶和港口码头等斜面工程结构冰载荷的重要参数,是海冰力学性质的主要研究内容。本文首先对2009—2010年的渤海海冰三点弯曲试验数据进行总结,分析了温度、盐度、密度及孔隙率对海冰弯曲强度的影响。基于现场试验数据建立了海冰弯曲强度的循环神经网络(recurrent neural network,RNN)预测模型,并采用随机梯度下降法和Adam优化算法对RNN预测模型进行了优化。本预测模型将海冰温度、盐度、加载速率和密度等参数作为输入,将海冰弯曲强度作为输出。在建模过程中,数据被随机排序和归一化处理,并采用评价指标评估其模型的准确性,对RNN预测模型进行优化。将RNN模型对海冰弯曲强度的预测结果与试验经验公式结果进行了对比。预测结果表明,RNN模型对海冰弯曲强度的预测精度显著优于试验经验公式分析结果。该预测模型能有效解决海冰弯曲强度与其影响因素间的复杂的非线性关系,可为海洋工程结构的抗冰设计提供参考依据。

摘要： 河北省沿海港口主要包括沧州港、天津港和秦唐港,分别统计出这三个港口2004～2013年结冰情况可见,2004～2013年间,河北省沿海港口共出现8次冰期,平均每次冰期持续36.6天,其中2009～2010年的冰期持续时间最长,平均53.0天,三个港口中沧州港冰期最长,达55天.沧州港2004～2013年间8次冰期平均持续时间最长,达41天,秦唐港次之,为39天,天津港最短,为30天.河北沿海港口海冰出现的日期基本在1月上中旬至2月上中旬,其中,沧州港海冰出现和消融的平均时段为1月12日～2月14日,天津港为1月14日～2月6日,秦唐港为1月3日～2月8日.2004～2013年间,天津港、沧州港和秦唐港的海冰在年际尺度看来变化趋势基本一致,但程度略有不同.海冰面积年际变化较大,秦唐港、天津港、沧州港海冰面积依次减小,分别为2852.4km2,1337.2km2,1088.3km2.其中2010～2011年冰期为研究时段内海冰面积最大的年份,秦唐港海冰面积最大,达到4124.9km2;2004～2005年的冰期海冰面积最小,平均海冰面积仅为971.9km2.三个海湾的外缘线距离大小也存在明显差异,虽然渤海湾纬度最低,但沧州港的海冰离岸距离明显大于秦唐港.2004～2013年,沧州港、天津港、秦唐港最大离岸距离依次减小,分别为35.1n mile,32.5n mile,30.7n mile.其中天津港2010～2011年为研究时段内年最大值,达59.2n mile.分析各港口海冰离岸距离,各海港在季节内的变化趋势总体而言较为一致.

摘要： 因无法描述浮冰尺度分布特征，当代气候海冰模式模拟的海冰侧向融化率误差大，而且无法考虑海浪碎冰等物理过程的影响。这还影响海——气及冰——海相互作用过程的描述。本文工作将传统的海冰厚度分布函数发展为厚度——浮冰尺度联合分布函数，并在此基础上发展了一种海浪碎冰参数化方案，改进了海冰侧向融化方案。在CICE中将这些发展及改进工作予以实现，并初步设计和完成了浮冰尺度分布气候效应模拟试验。

摘要： 利用1979-2014年逐日卫星反演的北半球海冰亮温数据,分析了北半球海冰冻融变化特征及其成因.结果表明近36年来，北半球海冰整体表现出融化提前，冻结延后，融化期延长的特征，但这一变化趋势强度，在时空上具有非均匀性。EOF分析发现，自80年代末以来，北半球海冰始融日整体提前，在巴伦支海及格陵兰海海冰融化提前尤为显著;而海冰始冻日则在21世纪初于高纬带状边缘海区明显延后，中央海区变化不明显。北半球海冰冻融变化与表面气温，表面海温及表面气压密切相关。同时其年代际转型与AO,PDO的变化也具有较高的相关性。

摘要： 考虑到目前渤海范围内投入开采和生产的平台多达近百个,渤海北部冬季海冰是海上油气资源的开采过程中的主要自然灾害因素,为降低海冰对海上钻完井作业的影响,保证作业安全、有序开展,根据渤海海冰近年来的发展、分布形式,分析海冰对自升式钻井平台、三用工作船和生产平台隔水导管的影响和危害,结合现代海上通信预警现状、各类型平台特点及联动可行性提出渤海钻完井作业的海冰预防机制,降低海冰对海上钻完井的影响程度.

摘要： 利用多年的DMSP微波辐射计海冰密集度产品数据,对南极海冰面积分布特征、海冰消融特征进行计算和分析,可以得出:南极海冰分布存在比较明显的季节变化,2月份海冰面积分布最小,9月份海冰面积分布达到最大,约经历7个月的凝结期和5个月的消融期,通过对2008午-2013年海冰密集度变化特征分析,可以得出:海冰密集度年平均变化幅度不大,大部分变化幅度在20％以内,但2011年海冰密集度分布整体偏低,而2013年海冰密集度分布整体偏高.通过卫星长期观测,可以了解南极海冰的时空分布与变化特征,为全球气候变化、大气海洋环流和极地科学考察等方面提供基础资料.

摘要： 基于2003年至2010年期间AMSR-E的海冰密集度数据,对北极海冰时空变化进行分析.北极整个区域海冰范围和海冰面积每年3月份达到最大值,9月份最小;8年中,2007年9月份北极区域海冰面积和海冰范围最小,分别为3.45×106km2和4.09×106km2.5个海区中,北极区域、洋中区和北大西洋区海冰范围和面积都是逐年递减趋势,北太平洋区和白令海区存在递增趋势.根据2003-2010年近8年来与1979-2006年整个北极区域海冰范围和面积的变化趋势分析,可以得出,这8年间海冰覆盖在减小,而且海冰总体的密集度也在减小.随着全球温度的升高,这种减小的趋势可能会保持下去,从而使北极航道通航成为可能.

摘要： 海冰主要是指漂浮在海面上的冰块,它们受风和流的作用而产生运动,其推力与冰块的大小和流速有关.海冰不仅被认为是一种严重的自然灾害,同时在寒冰海域的资源开发利用当中,海冰的物理参数也被认为是重要的环境参数,其中海冰厚度最为重要.为了监视和研究海冰厚度的生消变化,人们采取了很多方法来获取海冰厚度.本文综述了近几十年来国内外具有代表性的测量海冰厚度的方法,并对每种方法的测量误差进行了分析.

摘要： 在寒区的海洋资源开发中,海冰是海上构筑物的控制荷载,而海冰物理力学特性是冰荷载的重要影响因素.不同海域,海冰的物理力学特性差异明显,因此,对于将在特定海域设计、建造的海工结构,需要开展该海域的海冰物理力学特性测试研究.2014-2015年冬季在辽河口对海冰物理力学特性进行了测试,测试内容包括海冰温度、盐度、密度、单轴压缩强度、弯曲强度.测试表明,海冰的强度与加载速率相关,随着加载速率的增加,海冰强度有先增大后减小的趋势.海冰的强度与盐度有关,随着盐度的增加,海冰强度有减小的趋势.

摘要： 针对冰力计算目前国内海洋工程界一直采用API RP 2N标准,而其大多针对美国特定海域,与渤海实际冰力存在差距且操作性较差的问题,根据渤海海冰特点及作用形式,从冰力产生的影响因素入手,对常见的海冰挤压破坏,对比分析不同冰力计算方法,总结出适用于渤海冰力计算的方法.冰力的大小受到环境驱动、冰体的动量及冰体破坏等因素的影响。从冰力产生的影响因素入手，不同的冰力计算方法有:受环境驱动限制的冰力、受冰力动量限制的冰力和受冰体破坏限制的冰力。

摘要： 目前海冰拖曳系数参数化的研究多针对于均匀流体,没有考虑海洋分层的情况,而北极夏季海冰边缘区内的海水盐度跃层由于海冰融化的影响一般出现在较浅的位置.为改进海冰拖曳系数的参数化方案,在实验室对冰脊与分层流体的相互作用进行了物理模拟试验研究,通过测量冰脊模型在双层流条件下以不同深度、速度运动时所受拖曳力,分析其响应规律;进而得到冰脊的拖曳系数.结果显示,当运动速度处于0.5～1.5倍相速度区间内时,拖曳力随速度并非单调增加,而拖曳系数变化过程会出现明显峰值.研究成果对于提高夏季海冰边缘区的浮冰运动模拟能力具有重要意义.

摘要： 本发明属于船舶与海洋工程技术领域，涉及到一种适用于船舶冰区走航测试的海冰厚度识别系统，特别涉及到船舶在冰区航行过程中对海冰翻转过程的图像采集装置以及对图像中海冰厚度参数的自动识别方法。图像采集装置包括黑白双目摄像机、红外测距仪、图形处理器、显示屏、数据交换机。本发明可捕捉海冰横截面的视频图像信息，可得到延迟低于1秒与精度达到厘米的海冰厚度参数并解决了海冰图像的标定问题。

摘要： 本发明公开了一种极地冰基海冰监测浮标和一种极地冰基海冰参数监测方法，浮标标体内有放置飞行器的保护仓及飞行器、控制器仓、蓄电池仓和标体底部的伸缩支架。测量方法上，利用飞行器携带各类传感器，可以测量冰面以上10米内不同高度的大气参数，包括不同高度的风速风向、气温气压，水上声纳测量冰上面降雪量高度数据和水下声纳测量冰下界面的距离，可获取冰层总厚度的变化。通过读取铱星模块中自带的GPS位置信息获取浮标的位置信号，数据通过铱星模块传输，实现自动化远程实时监测，为海冰生长过程中的热力学变化过程提供分析依据，可应用于南北极极地海冰的自动化无人监测。

摘要： 本发明公开了一种极地海冰环境数据监测浮标及一种极地海冰环境数据监测方法，可以测量冰面以上4米内不同高度的大气参数，包括不同高度的风速风向、气温气压、湿度；也可采集冰面下不同深度的海水溶解氧与叶绿素的含量；水上声纳和水下声纳测量冰上降雪量和冰水界面的距离，可获取冰层总厚度的变化；数据通过铱星模块传输，实现自动化远程实时监测，为海冰生长过程中的热力学变化过程提供分析依据；本发明相比其他浮标装置具有结构新颖，测量数据多样化的特点；可应用于南北极极地海冰的自动化无人监测。

摘要： 本发明公开了一种应用于海冰冷量及淡水资源综合利用的海冰采集系统，包括采冰船、输冰子系统、水平传送带三个子系统，所述采冰船通过破冰并将海冰碎块推送至输冰子系统附近，通过输冰子系统打捞并运送至水平传送带上，将海冰碎块水平运送至海冰基站。本发明中的采冰船通过推送方式收集海冰，避免了由于将海冰放置于船体中导致的船体吃水量大的缺点，在水较浅的条件下本采冰系统仍可运行。将海冰资源通过采冰船铲斗推送至海边的方式，克服了传统采冰船将采集到的冰直接送至船体中单次采冰量的限制，具有采冰范围大，采冰量多等优点。大大提高了采冰的效率，单位时间可采集冰量加大。

摘要： 本发明公开了GNSS-R海冰厚度探测设备及利用该设备探测海冰厚度的方法，属于海洋监测的技术领域。所述探测设备包括架设在天线支架上的GNSS右旋极化天线、GNSS左旋极化天线，放置在操作平台上的GNSS-R接收机、工业计算机、显示器。所述方法通过计算GNSS直接功率以及反射功率得到海冰辐射率，再根据辐射率与海冰厚度的函数关系反演得到海冰厚度。所述探测设备体积小、重量轻、成本低、携带方便，在地域和空域上使用灵活、操作简单；探测方法实时探测海冰厚度，精度高、结果可靠、现势性强。

摘要： 本发明是一种风浪流与海冰动态耦合实验装置，该耦合实验装置包括风浪流实验水池以及与所述风浪流实验水池连接的风浪流模拟系统，所述风浪流实验水池与所述风浪流模拟系统用于构建风浪流与海冰动态耦合的目标联合场，在所述风浪流实验水池上方设置有可调节海洋装备，模拟流动海冰与海洋结构物碰撞过程中而发生的行为；在所述风浪流实验水池的内壁两侧安装有引流板，引导并调节漂移海冰密集度。本发明能够为海冰与风浪流相互作用问题提供必要的实验技术，为极地工程装备设计运营提供支撑。

摘要： 本申请实施例提供一种海冰影像采集装置及海冰识别方法，装置包括浮升一体结构，该浮升一体结构包括升力翼及设于升力翼两端的气囊，气囊中填充低密度气体，以提供浮力；浮升一体结构由船体通过牵引绳拖拽放飞；升力翼上搭载影像获取设备，用以采集海冰影像。识别时，首先收集海冰影像并构建数据集；然后构建YOLACT神经网络，通过数据集进行训练并进行置信度验证，直至置信度大于预设阀值，得到训练好的海冰影像实例分割网络模型；最后将海冰影像采集装置采集的海冰影像输入海冰影像实例分割网络模型，得到海冰掩膜，对海冰掩膜进行边缘检测，得到海冰影像特征。本发明能够稳定实时采集清晰的海冰影像，并精确识别海冰影像中的海冰。

摘要： 本发明属于船舶与海洋工程技术领域，涉及到一种适用于船舶冰区走航测试的海冰厚度识别系统，特别涉及到船舶在冰区航行过程中对海冰翻转过程的图像采集装置以及对图像中海冰厚度参数的自动识别方法。图像采集装置包括黑白双目摄像机、红外测距仪、图形处理器、显示屏、数据交换机。本发明可捕捉海冰横截面的视频图像信息，可得到延迟低于1秒与精度达到厘米的海冰厚度参数并解决了海冰图像的标定问题。

摘要： 本发明公开了一种极地冰基海冰监测浮标和一种极地冰基海冰参数监测方法，浮标标体内有放置飞行器的保护仓及飞行器、控制器仓、蓄电池仓和标体底部的伸缩支架。测量方法上，利用飞行器携带各类传感器，可以测量冰面以上10米内不同高度的大气参数，包括不同高度的风速风向、气温气压，水上声纳测量冰上面降雪量高度数据和水下声纳测量冰下界面的距离，可获取冰层总厚度的变化。通过读取铱星模块中自带的GPS位置信息获取浮标的位置信号，数据通过铱星模块传输，实现自动化远程实时监测，为海冰生长过程中的热力学变化过程提供分析依据，可应用于南北极极地海冰的自动化无人监测。

摘要： 本发明公开了一种极地海冰环境数据监测浮标及一种极地海冰环境数据监测方法，可以测量冰面以上4米内不同高度的大气参数，包括不同高度的风速风向、气温气压、湿度；也可采集冰面下不同深度的海水溶解氧与叶绿素的含量；水上声纳和水下声纳测量冰上降雪量和冰水界面的距离，可获取冰层总厚度的变化；数据通过铱星模块传输，实现自动化远程实时监测，为海冰生长过程中的热力学变化过程提供分析依据；本发明相比其他浮标装置具有结构新颖，测量数据多样化的特点；可应用于南北极极地海冰的自动化无人监测。