“工程海冰”新观点，“渤海海冰”添特色——《工程海冰学概论》简评

由国家科学技术著作出版基金和中共大连市委、大连市人民政府资助出版,中国工程院院士丁德文等著述的专著《工程海冰学概论》已由海洋出版社正式出版发行。该书从工程角度出发,集海冰理论和工程环境应用于一体,介绍了海冰区的工程环境及其对工程行为的影响以及海冰监测、海冰灾害预警和抗冰减灾技术等。     

海洋新概念:工程海冰学——兼论《工程海冰学概论》之特色

随着我国经济建设的高速发展，海洋经济已成为国民经济的主战场和新的增长点。随着陆上资源的日渐枯竭，人们已将目光移向海洋，海上运输、港口建设、海上石油开采、海水养殖等海洋开发事业如雨后春笋，呈现勃勃生机。２１世纪已成为人类全面认识、开发、利用和保护海洋的新世纪。随着海洋开发的大规模开展，影响海上结构物安全和操作的海冰灾害问题、海冰与结构物相互作用问题，以及根据海冰条件合理设计冰区结构物的问题日益突出，引起海洋工程界、专家和学者的高度重视。长期以来，虽然我国海洋科技工作者在海冰工程学科中从理论分析、模…     

黄,渤海海冰预报

一、前 言 随着海上交通运输、海洋工程及海上石油开发事业的迅速发展,海冰的生消对海上作业带来了一定的危害;尤其在冰情特别严重的年份（1969年）曾发生了历史上罕见的特大冰封以来,为了保证国家财产和人民生命的安全,继而开展了海冰预报服务业务。目前我国海冰预报所使用的方法,主要以经验物理及数理统计预报方法为主,海冰数值预报方法正在进行研究。前两类预报方法,应用于海冰预报工作,已为国民经济服务取得了一定的效果。     

我国首次进行渤海海冰航空遥感试验

我国首次海冰航空遥感试验于1985年2月1日至17日在渤海的辽东湾和渤海湾进行。这次航空遥感试验是由国家海洋局调查指挥司下达给海洋环境预报中心和海洋技术研究所,共同负责组织实施的。共有六个单位的27人参加。我国渤海每年冬季都有不同程度的海水结冰现象发生。海上冰情严重时,会使海洋工程、石油开发、交通运输和军事活动等受到很大影响。尤其在冰情特别严重的年度,曾出现过港湾封冻、交通中断、海上作业停顿以及建物被摧毁等严重事故。因此,进行海冰观测,获取海上冰情资料具有重要意义。     

1990年海冰年会在北京召开

1990～1991年度海冰年会于1990年10月24日在北京举行。有24个单位的50多名代表出席了这次会议。他们是从事海洋石油开发、海港生产建设与海上安全指挥、海冰监测、预报及海洋研究、海洋工程设计等部门的科技与管理人员。会上就下述问题进行了充分讨论与研究: 一、对今冬明春渤海、黄海北部的冰情进行了会商,为海洋石油、海港与海上交通运输、渔业及海洋水产养殖等部门安排冬季生产提供依据。     

海冰引起的结构振动

一、工程中提出的问题由于在寒冷海域进行的海洋工程活动日益增多,其中因考虑经济、使用等方面因素,常选用柔度较高的结构,因而出现一种由海冰引起的特殊的结构振动现象。它的破坏作用十分显著。国内、外已有一些由此而造成的结构失事的先例,因而正引起海洋工程结构工作者的注意。     

渤海海冰聚类分析和中期预报试验

环渤海地区发达，是我国重要的经济和资源开发区，海上的人类活动如油气勘探开发、港口海岸工程及海上交通运输等在每年冬季海冰形成和发展期间都受到不同程度的影响，严重的冰情甚至造成海冰灾害。为了保障海冰覆盖的渤海海区内的船只、海上建筑物的安全，提前作好防冰的准备，海冰预报方法研究成为必要的一项工作。渤海海冰是典型的一年冰，它的增长和融化以全球气候为背景，主要由当地气象条件决定。对多年海冰资料进行分型可以得到海冰的冰型，把冰型内各冰样本对应的500hPa高度场进行分析得到该冰型对应的高度场型。获得了未来十天的高度场后，我们可以利用冰型和冰型所对应的高度场型之间一一对应的关系，进行渤海海冰未来十天的预报。预报的准确程度由获得的高度场和高度场型的相似程度决策。     

利用多元因素作海冰预报

海冰是我国冬、春季节发生在渤海、黄海北部海区的一种灾害性水文现象,它严重地影响着海上交通运输、海洋工程开发、滩涂利用、水产养殖和盐业生产,而且对沿海军事活动和海上舰艇活动亦带来较大的危害。一般每年11月下旬至12月下旬由北向南,沿海港口逐渐冰冻,到来年2月下旬至3月中旬开冻,恢复航行。正常历时三个多月。历史上渤海出现过三次大冰封,解放前两次,即1936和1947年,解放后一次,即1969年2月5日至3月6日,是历史上罕见的大冰封,据记载七艘客货轮被海冰推移搁浅,十九艘被海冰夹住不能航行,五艘万吨货轮被海冰挤压,船体变型或船舱进水,损失巨大。多年来,我国海洋科技工作者付出了艰苦的劳动,每年冬天,冒着刺骨的寒风,到沿海定点观测,去海上破冰调查,来探索海冰的秘密,获得了不少的成果,初步掌握了海冰的生消规律,建立了一套海冰预报方法,为海上交通安全作出了贡献。但是天有不测风云,海冰的生消不单随海洋水文要素的变化而变化,而且依赖于气象要素的变化,是多种要素综合影响的结果。它与海区所在的地理环境、海区的水温、盐度、海流的分布状况、大气环流形势及气象要素的变化有关。为此,我们对影响渤、黄海的主要水文气象要素:亚洲环流指数、西太平洋副高指数、黑潮区的水温、营口的气温和积雪     

灰度共生矩阵纹理特征对SAR海冰漂移监测的增强性能研究

海冰漂移监测对气候变化分析、船只航行、海上石油平台等海上活动安全作业具有重要意义。当前主流的SAR海冰漂移监测方法多是基于SAR灰度图开展的,其受噪声、环境等因素的影响较大,导致其在海冰漂移探测时,特征失配率高,匹配正确率低。针对这一问题,本文尝试利用SAR海冰纹理特征来增强海冰漂移探测性能。首先对比分析了8种纹理特征对海冰漂移探测中特征匹配的增强性能,筛选出能够有效增强特征匹配性能的最优纹理特征;其次进一步分析了海冰类型、入射角和分辨率对基于纹理特征的海冰漂移探测性能增强的影响。实验结果表明,均值是最优的纹理特征,与SAR强度图相比,特征匹配正确率提高了约7%。     

辽东湾海冰设计要素的初步统计

本文就近年来大量海冰调查研究结果,对辽东湾海域的几个海冰要素做初步统计。所统计的内容概括了海洋工程设计阶段所涉及到的海冰冰期、分布范围、平整固定冰的厚度及其冰温、含盐度的垂直分布特征值,单轴抗压强度等。     

辽东湾海冰面积变化模拟和预测探讨

辽东湾是我国海冰冰情最重的海区,其周边分布了大量的油田,海冰面积的变化对海上油气勘探及海上生产等造成严重的灾害,因此需要开展对辽东湾海冰面积变化的模拟与预测研究,为海冰灾害的业务化监测提供服务。     

曹妃甸邻近海域的海冰状况与特征

曹妃甸邻近海域是渤海湾冰情严重海域之一.根据该海域的地理环境和大量的海冰卫星遥感、海冰航空监测、海冰船舶调查、岸站和海上平台等有关海冰监测资料及相邻海域的有关海冰监测资料,给出了该海域海冰的冰期、冰型和海冰时空分布变化等特征.另外,还给出了该海域一般年份和特殊年份的冰情状况.     

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。     

海冰密集度卫星遥感反演研究进展

海冰密集度是海冰的重要参数之一,在冰区导航、海上作业、海冰模式验证和气候模型改进等方面具有重要意义。卫星遥感具有覆盖范围广、重访周期短、成本相对低等优势,已成为获取海冰密集度的主要观测手段。本文从主被动微波遥感和光学遥感的角度,回顾了现阶段海冰密集度卫星遥感反演研究进展情况,包括海冰监测传感器、海冰密集度反演算法和海冰密集度产品等。结果表明,被动微波遥感是目前获取海冰密集度的主要方式,已发展出许多成熟的业务化算法;主动微波遥感数据已成为制作冰情图的主要数据源,海冰密集度反演算法由合成孔径雷达SAR（Synthetic Aperture Radar）图像分类向深度学习算法发展;光学遥感海冰密集度算法较为成熟,但受限于云层和夜晚限制,其反演结果多用于其他海冰密集度产品的验证。受传感器硬件限制,3种观测手段各有其长处与不足。为获得高精度、高时空分辨率的海冰密集度数据,开展多源数据融合研究是解决传感器性能瓶颈的有效手段。大数据时代,基于深度学习的海冰密集度卫星遥感反演技术快速发展,需要深度融入海冰密集度卫星遥感领域知识。海冰密集度卫星遥感反演应着力于海冰预报服务,致力于提高我国的海冰预报能力。     

北极喀拉海工程海冰冰情特征统计分析

本文基于ICDC海冰密集度、冰厚及NSIDC冰速数据,分析了喀拉海工程海冰时空变化特征,并采用ECMWF大气强迫资料,进一步分析了影响喀拉海冰情的热力与动力因素。结果显示,喀拉海海冰冰情总体呈现由重变轻趋势;海冰时空变化显著,存在8个月的高密集度完全冰封期,冬季月份全海域冰厚高于60cm,夏季西南部冰厚低于20cm,冻结快,融化慢;油气代表点处冰厚频率分布呈双峰状,常冰向及强冰向以NW、NNW及SSE方向为主;冬季积温是决定融冻期海冰覆盖率特征和增长期冰厚指数的主要因素;自2005年起,喀拉海夏季几近无冰,经向风场与海冰覆盖率开始存在相关性。     

渤海WAVEWATCH ■不同海冰模型的模拟结果比较

渤海是中国主要的海冰存在区域,同时渤海地区也是我国的经济重心,海上交通发达,经济活动频繁。海冰的存在对于海上波浪情况会产生重要的影响。随着渤海海冰范围的缩减,包括航运和海上建设在内的经济发展也在持续增加,这需要可靠的波浪和海冰预测来应对这种不断变化的环境,同时对经济活动影响最重大的海冰边缘区的波浪模拟变得越来越重要。本文使用WAVEWATCH ■不同海冰模型对渤海的海浪进行了模拟,并研究比较了不同海冰模型的差异。研究发现,在海冰模型中,其IC0和IC1均不是真实的理论模型,它们不具备模拟海冰覆盖海域下海浪的能力。IC2和IC3为理论模型,其衰减率随着频率变化,并且可以对高频部分进行有效的衰减,同时在低频区域的衰减率也处于合理的范围,而IC0与IC1则无法做到。针对海冰覆盖海域的海浪模拟,应首选IC2或IC3,同时根据实地海冰的情况来确定参数。     

1992年度海冰年会在烟台举行

由国家海洋环境预报中心主持召开的1992年度海冰年会于1992年10月21日在山东省烟台市海上救捞局招待所举行。国家海洋局监测管理司、指挥中心、海洋环境预报中心、信息中心、天津大学、渤海石油公司、海军司令部气象室、秦皇岛海上安全监督局、青岛海洋区台等24个单位的43名代表参加了会议。中国海洋学会海冰专业委员会主任徐继祖教授及大部份委员参加了会议。     

海冰荷载设计标准的不确定性及联合概率分析

海冰荷载为寒冷海域海洋工程结构设计的控制条件.当前的工程设计中,大多以平整冰厚和海冰强度两项指标作为设计标准,但是影响平整冰厚和海冰强度的因素,诸如水温、气温、冰温、盐度、风场等,都具有很强的随机性.一般的数值模拟方法,只能给出平均状态的结果,无法表达各种随机因素影响下海冰的厚度和强度的概率特征.本文采用不确定性分析和联合概率分析的方法,研究了海冰厚度、强度设计标准的离散度(cov)以及联合概率分析法在海冰设计标准中的应用.     

海冰数值模拟进展

1 海冰的性质和热力学环境 海冰的特征主要表现在冰面积、厚度、密集度及冰的种类(多年冰、当年冰等)。这些属性是随着地理环境和时间的变化而变化的。海冰的面积和厚度有明显的季节性变化和年际变化。根据海冰观测情报分析,海冰的面积及其     

1999～2000年度冬季海冰数值预报总结

渤海海域油气资源丰富，周围地区经济发达，海上工程持续作业、船只交通繁忙。渤海冬季生成的海冰不可避免地对渤海及其附近地区的经济活动产生影响，给其造成经济上的损失，为了尺可能地减少渤海海冰造成的经济损失，事先作出海冰预报，事后作出海冰预报总结，提高海冰预报的准确率是必要的，本文总结了1999-2000年度冬季海冰的发展和消融过程，并参照遥感资料对数值预报的结果进行了统计分析。