卫星微波辐射资料的再处理过程和产品

根据美国冰雪数据中心（ＮＳＩＤＣ）提供的雨云－７号和美国国防气象卫星接收的卫星微波辐射资料，即ＳＭＭＲ（１９７８年１２月～１９８７年８月）和ＳＳＭ／Ｉ（１９８７～１９９５年）资料。对这些原始资料进行同化处理，介绍了从亮度温度提取海冰密集度格点资料的处理方法和后续处理过程。建立了海冰数据库，其中包括：①制作了海冰密集度动画彩色显示系统，可以连续地显示逐日、逐旬和逐月等冰图。②计算了密集度≥３０％、＞７０％的北界线，提供出连续变化的海冰外缘带（≥３０～７０％之间的冰带），该区是研究海－气交换，生物活动的重要地区。③计算了净冰面积指数和距平变化。④各种处理海冰的软件程序和研究预报的应用软件程序。⑤各种图象、图表和计算结果的输出软件系统     

预报中心信息管理室现有如下资料

1.《南极海冰图集及资料》。资料样本年限为1973～1986年。内容有:(1)南极海冰密集度分布图;(2)南极海冰面积指数;(3)南极海冰长期变动图.2.《南半球500百帕平均高度及距平图集》.运用1972年5月～1990年4月共18年美国NCAR华盛顿天气预报中心和欧洲中期天气预报中心发布的南半球逐日500百帕5×5经纬度网格点高度资料,计算了多年平均的候、旬、月高度场和逐年逐月的平均高度及距平,并参考常规资料分析绘制而成。     

北极中央区海冰低密集度现象研究

近年，北极中央密集冰区出现海冰低密集度的异常现象。为了探讨这一现象的成因，本文使用ERA-Interim再分析资料，定义了北极中央区海冰低密集度（LCCA）指数，研究了2009-2016年的6-9月北极中央区发生的海冰低密集度现象。分析表明，研究时段内在北极中央区发生了6次明显的海冰低密集度（LCCA峰值）过程。在这些过程中，局地气温异常并不是导致海冰低密集度现象发生最主要的因素；海冰低密集度区域的形态及冰速场分布均与大气环流场相对应；在LCCA指数峰值发生前均有气旋中心出现在北冰洋70°N以北并伴随向北移动，气旋引起海冰辐散，同时所携带的较低纬度的热量导致海冰迅速融化。在6次过程中，有3次为气旋影响配合北极偶极子（DA）型环流。LCCA指数与84°N平均向北温度平流和北极中央区海冰速度散度呈正相关。在LCCA指数峰值前，温度平流对海冰低密集度区域形成的影响大于海冰辐散的影响。     

巴伦支海海冰多年变化及其影响因子研究

本文采用1900—2010年ECMWF海冰密集度、海面温度、风场和NCAR北极涛动等长序列资料,运用EOF分解、线性回归和相关分析等统计方法,分析了巴伦支海海冰年际变化特征及其与影响因子之间的关系。结果表明:巴伦支海海冰面积4月最大,9月最小,每年减少约1 653 km~2;面积距平正负位相交替出现,1969年后以负距平为主,冰情先重后轻;密集度逐月不同,明显降低的区域呈现"中部偏东—中部—东北部—西北部—中部偏东"转移特点,部分区域每年减少0.006以上;密集度变化的空间特征可由密集度EOF第一主模态表示,与温度的相关系数高于风场;海冰面积与AO呈负相关。我国以往单独针对巴伦支海海冰变化的研究较少,本文丰富了这方面的资料,对浮式平台开发冰区油气资源提供初步参考。     

基于Nimbus-7和DMSP卫星资料的北极海冰变化特征分析

利用1979—2012年Nimbus-7和DMSP海冰密集度资料对北极海冰进行研究。EOF分析结果表明整个北极海域海冰密集度变化具有非常强的季节变化特征,海冰最多的月份在1—4月、最少的在7—10月,其中鄂霍次克海和日本海、白令海等海域夏季无冰。北极海冰变化的总体趋势是减少,喀拉海和巴伦支海的减少速度最快,只有白令海海冰密集度呈增加趋势。北极区域海冰面积异常变化的主要周期一般在1 a左右,喀拉海和巴伦支海的主周期较长,为18.5 a。     

东南极海冰异常与中国夏季洪涝

本文分析了东南极（０－１２０°Ｅ）海冰净冰面积指数距平值的异常变化（１９７３－１９８９）分别与中国１６０个站夏季（５－８月）降水的耦合交叉领先及滞后４８个月的相关强度时间序列和空间场的分布特征。发现东南极海冰变化异常与否和中国的降水有以下密切关系。１、在东南极海冰由夏过渡到冬半年的过渡季节３月份，海冰的迅速增长与中国５月长江以南，南岭以北的东南亚亚热带湿润气候雨区（ＩＩａ）＾［３］有极密切的关系。     

基于SMAP卫星雷达资料的海冰检测技术

利用SMAP卫星雷达资料与美国国家冰雪数据中心(NSIDC)发布的近实时逐日极区网格化海冰密集度数据建立匹配数据集,分析了海冰和海水的L波段雷达后向散射特性差异,建立了基于线性判别分析算法的海冰检测算法。选择Sentinel-1A SAR极地地区的海冰影像对SMAP卫星雷达资料海冰检测产品进行实验验证,结果显示二者的海冰边缘线一致,说明SMAP海冰检测算法具有较高的精度。利用SMAP卫星雷达资料制作了北极和南极地区海冰覆盖图,计算了海冰覆盖面积,通过与美国国家冰雪数据中心(NSIDC)海冰覆盖面积比较发现,SMAP检测的北极地区海冰面积略大于NSIDC,相对偏差为3.3%,SMAP检测的南极地区海冰面积略小于NSIDC,相对偏差为1.8%,表明二者的覆盖面积基本一致,证实了SMAP海冰检测算法的精度。     

卫星微波辐射资料的再处理过程的产品

根据美国冰雪数据中心提供的雨云－７号和美国国防气象卫星接收的卫星微波辐射资料，即ＳＭＭＲ（１９７８年１２月￣１９８７年８月）和ＳＳＭ／Ｉ（１９８７￣１９９５年）资料，对这些原始资料进行同化处理，介绍了从亮度温度提取海冰密集度格点资料的处理方法和后续处理过程。建立了海冰数据库，其中包括：（１）制作了海冰密集度动画彩色显示系统，可以连续地显示逐日、逐旬和逐月等冰图。（２）计算了密集度≥３０％、〉７０％     

极地海冰对北太平洋副热带高压影响的可能途径

本文应用1953-1977年50°N以北、160°E-110°W范围内的月平均北极海冰面积资料,北太平洋副热带高压面积指数和北太洋海温资料,统计分析了11-7月极冰与1-7月海温的时滞相关场和1-7月海温与滞后0-11个月的副热带高压的相关场。计算表明,春季极冰号海温的时滞相关区几乎与加利福尼亚寒流和部分北赤道洋流区相重合,而加利福尼亚寒流区和部分北赤道洋流区正是海温与副高的主要时滞相关区。由此可以认为,在冰-海-气三者的相互作用中,北极海冰对副热带环流影响的可能途径之一,是通过大洋中的洋流输运影响海温来完成的。     

海冰地球物理学性质

本文综述北级、南极、全球以及局地海域的海冰范围，密集度、厚度、漂移和一般性质以及它们的季节性和年际变化，并且回顾７０年代以来利用这些资料进行的大气－海冰－海洋相互作用的研究。     

融冰季节北极破碎冰区热通量的初步研究

利用航空遥感数字影像的解析结果和实测气象，海洋和海冰资料，定量研究了夏季融冰期北极破碎冰区的热通量，计算了海洋对大气的热贡献，结果表明，在北极夏季海冰融化时，短波辐射远远大于感热和潜热通量，是表面热通量的决定因素，海洋对大气的热贡献主要由长波辐射决定，在观测期间，海洋对大气的热贡献为38～104Wm^-2，这部分热量的大小与海冰的密集度有关，当海冰密集度小于0.8时，海洋对大气的热贡献随海冰密度度的增大而减小，而当海冰密集度超过0.8以后，该热通量将随海冰密集度的增大而增大。     

“国际冰厚监测计划”简介

国际气候研究计划（WCRP）最近计划在南极和北极地区组织实施国际冰厚监测项目,该项目由世界气象组织（WMO）和国际科联（ICSU）组织实施。 海冰在气候变化中对控制高纬度地区大气和海洋中的热交换,驱动海洋中的温盐环流起着重要作用。海冰作为巨大的冷源对全球气候变化的影响已引起全球海洋学界和气候学界的极大关注。对海冰范围,密集度和厚度的长期观测是发展和试验全球大气-海洋-海冰耦合模式的重要基础。 海冰范围和密集度的观测,自1972年美国NOAA系列卫星和Nimbus系列卫星装载了甚高分辨率辐射仪（AVHRR）和微波辐射仪以来,比较成功地解决了海冰密集度和海冰外缘线的监测问题。但冰厚观测必须现场进行。冰厚也是确定热量收支和流变学重要的参数。所以是当今关于研究海冰自身变化及全球气候变化中的重要难题之一。目前仅有一些分散的零星海冰厚度观测资料,不能满足在全球冰-气-海耦合模式中的所需要求。     

基于CryoSat-2卫星测高数据的北极海冰体积估算方法

近30年来,北极海冰正发生着剧烈的变化。海冰体积是量化海冰变化的重要指标之一。本文以2015年CryoSat-2卫星测高数据和OSI SAF海冰类型产品为基础。提取了浮冰出水高度、积雪深度、海冰密集度、海冰类型等属性信息,通过数据内插、投影变换、栅格转换、空间重采样等工作将海冰属性信息统一为25 km×25 km分辨率的栅格数据集。根据流体静力学平衡原理,逐个估算栅格像元对应的海冰厚度值,将其与对应的海冰面积相乘,估算了北极海冰密集度大于75%海域的海冰体积,并分析了海冰厚度和体积的月变化和季节变化特征。用NASA IceBridge海冰厚度产品对反演的海冰厚度进行验证。结果表明二者相关系数为0.72,有较高的一致性。北极海冰平均厚度春季最大,夏季最小,分别约为2.99 m和1.77 m,最厚的海冰集中在格陵兰沿岸北部和埃尔斯米尔半岛以北海域。多年冰平均厚度大于一年冰。冬季海冰体积最大,约为23.30×103 km3,经过夏季的融化,减少了近70%。一年冰体积季节波动较大,而多年冰体积相对稳定,季节变化不明显。     

冬季鄂霍次克海海冰对北太平洋风暴轴年际变化的影响

利用北极海冰密集度资料和NCEP＼NCAR再分析资料，运用统计方法讨论了冬季鄂霍次克海及其邻近海区海冰异常与同期北太平洋风暴轴的联系。结果发现，冬季鄂霍次克海西南部海区海冰面积异常与北太平洋海温异常共同作用对北太平洋风暴轴在西北一东南方向的伸缩及强度的年际变化有重要影响，而在海温异常的共同作用下，鄂霍次克海东北部及舍列霍夫海海区海冰面积异常则主要影响风暴轴的南北位移和强弱。     

北极海冰的变化特征

本文使用了北极海冰１９７２～１９８９年的资料，分析了北极海冰的区域特征、季节变化和长期变化的特征。发现由于北极海冰南侧被殴亚和北美大陆所包围，处于基本封闭状态，只有通过白令海峡与太平洋相连和格陵兰海和娜威海与大西洋相连的两个通道，其环境条件与南极海冰绝然不同，因此其特征也明显不同。１、季节变化小。净冰面积冬季是夏季的２倍左右，而南极海有６倍之差。２、海冰寿命较长。以多年冰为主，平均寿命为１．３年。     

渤海海冰漂移数值研究

本文利用海冰－海洋动力耦合模式对渤海典型天气形势下海冰动力过程作了数值模拟，海冰模式建立在动量和质量守恒基础上，忽略了海冰变化的热力过程。海冰厚度被划分为三类：堆积冰、平整冰和开阔冰，冰的形变由一个厚度的重新分布约束条件确定。海洋模式是一个二维风暴潮模式．同时考虑了潮汐的作用。风场资料来自于沿岸气象观测站每日四次的风观测，计算网格是十分之一经纬度。主要的分析和模拟是在大气和海洋共同作用下海冰的漂流特点。观测结果比较表明，数值模拟结果基本上反映了该海域流冰的漂移性质，同时也可为短期冰情预报提供有益的参考。     

巴士海峡水文要素特征分析

本文通过各要素３１～８５年间年限不等、层次不等的资料，按１°× １°或 ０．５°×０．５°（纬度，下同）网格进行统计，进一步深入分析巴士海峡水文要素的分布特征及月季变化规律，为船舶在海上航行和海洋学研究，提供可参考的风场和水文要素特征。     

HY-2卫星反演海冰密集度在北极地区的适用性评估

评估了我国自主研发的海洋二号卫星(HY-2)海冰密集度产品在北极地区的适用性。与8种国际同类产品相比,HY-2产品的分辨率为25 km,属于低分辨率产品。HY-2产品2012年夏季的空间分布特征和其他产品差别不大,但在低密集度冰区和边缘区域的差异可达0.15～0.25。HY-2产品可以反映2012年7—10月海冰面积先减小后增大的规律,但最小海冰范围的出现时间比其他产品偏早,且平均值偏小。利用北极海冰数值预报系统进行的同化试验显示,HY-2产品可以有效改善海冰密集度的模拟结果,将平均偏差从控制试验的0.18～0.24减小为同化试验的0.05～0.08,改善效果和国际认可和常用的AMSR2/ASI产品相当。     

南极麦肯齐湾冰间湖的时空变化及主要影响因素分析

利用2003—2009年AMSR-E日平均海冰密集度数据,对南极普里兹湾埃默里冰架前缘中西部的麦肯齐湾冰间湖进行了分析。针对冰架前缘冰间湖的特点,本文在阈值法和连通域法的基础上,提出了生长点法作为识别此类冰间湖的方法。研究发现,该冰间湖的开始时间为每年的3月中下旬,结束时间为每年的10月末到11月初,平均出现天数为226d。冰间湖的面积每天都发生变化,表现出天气尺度的变化特征。全年累计的冰间湖面积平均为(8.33±1.55)×105 km2。冰间湖最大面积为1.69×104 km2,出现在2004年。结合NCEP再分析数据中的日平均风速资料的分析发现,在6～8月,冰间湖的天气尺度变化主要是受风场的影响,冰间湖面积与离岸风速有很好的相关性。     

渤海冰-海洋耦合模式——I．模式和参数研究

在国内外冰-海洋耦合模式研究基础上，根据渤海水文、气象和冰情特点，以国家海洋环境预报中心的渤海海冰预报模式和POM海洋模式为基础，开发了一个冰-海洋耦合模式．在该耦合模式中，冰和海洋之间的动量和热量交换是双向的，冰厚和冰密集度的变化不仅由冰表面和冰底的热收支决定，还由开阔水的表面热收支决定．侧重阐述了耦合模式的动力和热力学过程的耦合，并对模式中一些热力参数进行了讨论．