机载合成孔径雷达的海冰监测分析

严重冰情是重要海洋自然灾害之一,往往造成国计民生的重大损失。本文概要介绍了我国“七五”期间在海冰航空遥感技术研究方面的进展,重点讨论了机载合成孔径雷达(SAR)的全天时、全天候、高分辨率、高信噪比和对云层的穿透能力强等特点,以及使用机载地球资源侧视雷达(ERR)系统,对渤海进行的首次SAR测冰试验结果。所获得的分辨率为3m×3m和成图比例为1:10万的辽东湾海冰相嵌图象,清楚地给出了固定冰带、流冰冰型、流冰密集度、冰块大小、冰脊、冰间水域和流水区外缘线等参量。SAR监测和分析海冰的研究结果具有重要的科学和实用价值。     

基于FY-3/MERSI数据的北冰洋流冰自动提取与跟踪方法

北冰洋航路是未来全球航运的重点开拓领域,海冰运动对北冰洋航路开发有重要影响。本文利用风云三号卫星中分辨率光谱成像仪(FY-3/MERSI)数据的特点和优势,研究北冰洋流冰自动提取和运动跟踪的方法。首先在分析流冰灰度分布特征的基础上,提出分区域阈值分割与梯度差分相结合的方法实现块状流冰提取,然后根据块状流冰的多种几何特征匹配同名流冰并计算其运动速度。应用这种方法跟踪2011年6月弗雷姆海峡流冰运动,跟踪结果与美国国家冰雪数据中心提供的极地网格化日均海冰运动矢量整体趋势一致,验证了方法的有效性。这种方法获取各块流冰实际运动速度,可以有效弥补网格化海冰运动平均速度场分布和细节的不足,为北冰洋航路开发提供更详细的流冰运动信息。     

“海洋1号”卫星在海冰监测和预报中的应用

“海洋1号A”卫星是我国发射的第一颗海洋卫星.2002~2003年冬季,该卫星首次应用于我国渤海海冰监测和预报.建立了从卫星1B级数据开始的海冰反演系统,提供海冰遥感图像和海冰密集度、冰厚与冰外缘线数值产品,作为渤海海冰监测和海冰数值预报初始场的重要信息来源,以及海冰预报质量检验的参考依据之一.介绍所发展的“海洋1号A”卫星海冰反演系统的流程、算法和反演参数,海冰反演结果,及其在渤海海冰监测和预报中的应用.     

雷达监测海冰,海浪参数系统的研究

我国渤海是世界上典型的海湾结冰区。在冰区中航行的船只和石油平台以及港口工程等都受到冰的危害。本文将介绍我国应用岸基雷达监测海冰参数系统技术方面的进展,着重介绍岸基雷达测冰系统和这些系统的使用特点及测量结果。     

实验室模拟海水结冰装置与试验

研究海冰的声学探测技术需要实际海冰和低温环境。介绍了设计制造模拟海水结冰的试验装置的方法。采用人工制冷技术在实验室环境下实现了封闭容器里海水表面冻结一定厚度的海冰。试验结果表明，将容器中接近冰点的海水持续冻结32h后，海冰的厚度达到20cm。对容器里的海冰进行了声波信号探测冰水界面的试验，为测冰声呐技术研究和测冰试验创造了有利条件。     

雷达测冰实验初报

为监测辽东湾东北部海面和营口新港近岸的流冰,我们于1981年12月至1982年3月初在鲅鱼圈进行了岸边雷达测冰工作。     

基于油气平台的海冰雷达监测图像处理及冰速测量

对海冰的运动规律进行精确、连续和长周期的实时监测有助于海冰热力学和动力学的研究,也可保障冰区生产活动的安全进行。针对辽东湾海冰的运动特点和工程需求,在JZ20-2油气平台上建立了海冰雷达监测系统。采用数字图像处理技术对海冰雷达监测图像进行了分析和软件开发,可对海冰密集度、速度和冰块面积等海冰参数进行提取。采用该海冰雷达监测系统和数字图像处理软件,在2011-2012年冬季对该海域的海冰运动规律进行了全冰期的连续监测,在此基础上重点对海冰速度的雷达图像监测结果进行了分析,讨论了海冰速度场分布以及连续48 h的变化过程。以上结果为海冰的生消运移规律研究和油气作业区的海冰管理工作提供了可靠的现场监测数据。对海冰雷达现场监测及数字图像处理中的问题及改进方法进行了讨论。     

辽东湾海冰及运动特点分析

本文利用１９８７－１９９２年度渤、黄海海冰调查及ＮＯＡＡ卫星资料，经过计算、分析和研究，得出了：一般年份（常年）辽东湾海冰的分布规律，其流冰最大外缘线与湾形相似。同时表明：辽东湾的流冰运动受控于潮流，呈东北－西南向的往复运动，风使流水沿风向作水平位移，余流对流冰运动有微弱影响。     

雷达测冰图像数值化处理的研究

根据结冰海区石油开采、港口建设、船舶航运、海冰监测预报等不断发展的需要,雷达测冰技术得到了发展和应用.当雷达天线旋转一周时,雷达海冰图像记录仪将根据需要以0.1、0.2、0.5、1.0μs的采样速率分别进行工作[1].通过计算机终端可分别显示出1.5、3.0、6.0、12.0、24.0 n mile等雷达测冰16等级假彩色幅度分层分布图及地物图,并对海冰冰型分类、冰厚度(散射强度)、冰量计算、冰覆盖范围等作出定量处理[2],在30 min内给出雷达测冰数值图.从1987～1988和1988～1989年两个冬季的现场观测试验,获得了满意的结果.     

中国冰区导航第一人——访国家海洋环境预报中心解思梅博士

<正>人物简介:解思梅中国第一位既到过南极又参加了首次北极科学考察的女科学家,日本筑波大学理学博士,曾任国家海洋环境预报中心极地研究室主任,研究员,博士生导师,享受国家特殊津贴。东北林业大学、中国海洋大学兼职教授和博士生导师。承担南极和北极科学考察航线气象预报和冰区导航,研究极冰与全球气候变化,主持研制了船载气象极轨卫星的接收和应用系统并长期应用于南北极科考的气象和冰区导航,建立了南极海冰立体监测和预报应用系统。获国家级、部委级、司局级科技进步奖15次,其中9次是项目主持人。获英国剑桥国际人物传纪中心授予     

北极巴伦支海海冰多年变化特征研究

本文采用2003～2016年SSMI海冰密集度和NCEP气温、风场等数据,通过计算海冰覆盖率、增长期长度、冬季负积温和风拖曳力等参数,分析了巴伦支海海冰的变化特征及其与热力、动力影响因素之间的联系。结果显示,因西南部存在常年无冰区,巴伦支海14a平均的海冰覆盖率低于50%;覆盖率总体呈现下降趋势,冰情呈现"重—中等—轻"的变化过程,2012年后甚至出现夏季无冰的情况;增长期长度先增后减,起止时刻均有推迟;冬季负积温是影响巴伦支海冰情轻重的重要因素,与年平均海冰覆盖率距平和最大覆盖率的相关系数分别为-0.90和-0.89;风拖曳力的改变可在短期内引起海冰覆盖率急剧变化,是海冰边缘区产生流冰的主要原因,易对油气资源开发的海洋平台产生危害。     

渤海海冰现场监测的数字图像技术及其应用

在渤海冰区油气开发中,海冰给平台结构、油气运输和施工作业带来很大影响。油气作业区海冰参数精确、连续、实时的现场监测对分析油气开发的可靠性、检验海冰数值模式、校正海冰卫星遥感数据具有重要意义。针对渤海油气作业区的海冰运动和分布特性,通过数字图像技术对海冰的厚度、运动速度和密集度三个参数的提取进行了算法开发和软件研制。在2009-2010年采用该海冰数字图像监测软件对渤海辽东湾JZ20-2油气作业区的海冰参数进行了全冰期的连续监测,获得了翔实可靠的海冰厚度、密集度和冰速等海冰监测资料。现场监测应用表明,该海冰数字图像监测软件具有操作性强、精确度高、可靠性好的优点。该监测技术进一步完善后可广泛应用于渤海油气作业区的海冰现场监测,成为海冰业务化现场监测的重要组成部分。     

后记

本专辑分为两部分。 前部分是极冰研究信息,主要是海冰数值模拟进展。随着卫星等高技术探测手段应用到海洋和气象卫星上,对两极冰的监测已积累了20多年的全面的、系统的资料,为极冰的研究创造了必要的条件。极冰在全球气候变化中起着重要的作用。因此,研究极冰及其对气候的影响已成为全球气候研究计划的重要组成部分。这部分的内容主要分5节:海冰的性质和     

渤海海冰特征

本文总结了中国渤海海冰的调查研究、试验分析、应用经验,给出了渤海冰的主要特征、工程应用参数,以及冰力计算方法和海冰管理的组织实施办法。副极地海域冰动力学－渤海冰研究     

Radarsat卫星渤海海冰监测研究

加拿大Ｒａｄａｒｓａｔ雷达卫星只有７种工作模式,是专门为海冰业务监测设计的。１９９９年１月我们预订和获取了两模式雷达卫星数据,对我国渤海海冰进行了监测研究,两种模式各有优点,ＳｃａｎＳＡＲ模式可用于对整个渤海地区的全面监测,而利用宽幅的高分辨率图象可得到渤海海冰的详细特征结果。同时在研究过程中对辽东湾海冰和沿岸冰进行了实地观测,为解译提供了重要依据。     

渤海海冰工程设计特征参数

以我国30余年渤海海冰分布、生消规律的调查研究和近10年来海冰物理和力学性质、海冰工程设计参数等应用研究成果为基础,归纳了渤海海冰的基本特点,统计出渤海沿岸海洋站及海上海冰的冰期、冰量、冰厚等时空分布特征值,结合国内外海冰物理和力学试验研究结果,总结出渤海海冰物理和力学设计特征参数。     

质点-网格海冰模式在渤海的数值预报试验

在海冰动力学和热力学的研究基础上,开发应用于渤海的质点-网格海冰模式.该模式采用质点-网格法,有效地避免了传统海冰模式的数值扩散问题.该模式采用冰厚分布函数取代传统渤海业务海冰预报模式中平整冰、堆积冰和开阔水的三类海冰分型.应用质点-网格海冰模式对2003年～2004年冬季渤海冰情进行了业务化逐日数值预报试验,并对预报结果进行统计检验和分析比较.     

10cm机载微波辐射计 8mm机载扫描微波辐射计航遥海冰资料的初步分析

无源航空微波遥感探测海冰是遥感技术一项重要内容。本文在概述微波辐射计测量海冰原理的基础上,对10cm机载微波辐射计和8mm机载扫描微波辐射计在辽东湾,航空遥感监测海冰中所获取的冰情资料进行初步判读分析和讨论。     

南堡油田海域的冰情对工程作业的影响

通过对2005-2011年冬季南堡油田海域海冰监测资料进行统计、分析,给出了该海域海冰时空分布特征,在分析了海冰对海上工程作业的影响以及海冰防灾减灾所面临形势的基础上,结合油田实际提出了防冰减灾工作的具体建议.     

渤海海冰航空遥感试验

随着我国国民经济建设的不断发展,尤其是渤海油气资源的大力开发,对渤海冰情资料的需求越来越多,越来越细,应用现有手段获得的海冰资料已远远满足不了用户的要求。为了使我国海冰监测技术提高一步,以便将来能实时准确地提供渤海海上冰情资料,适应各行各业的需要,更好地为四化建设服务,1985年2月1日至17日,国家海洋局海洋环境预报中心和海洋技术研究所共同组织了我国首次渤海海冰航空遥感试验。根据我国的冰情,这次试验选用了我国自己研制的多光谱摄影机、彩红外摄影机、慢扫描透射式红外测温仪、机载八毫米成象微波辐射计等配套设备。在全体参加人员的共同努力下,整个试验取得圆满成功,获得了大量的海冰遥感资料和图象。试验结果表明,航空遥感技术在海冰监测中将大有作为,并能发挥越来越大的作用,为广大用户及时提供更丰富、更准确的海上冰情资料。