雷达观测海冰分类的研究

本文在国内首次应用陆基雷达对辽东湾海冰进行分类研究,认为冰表面粗糙度、冰厚以及海况是影响海冰散射的主要因素.研究结果以海冰雷达散射系数为依据,对海冰分类准确率达80%以上,并首次建立了海冰特征数据库.     

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。     

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     

辽东湾东岸海冰抗压强度特征分析

本文利用辽东湾东岸鲅鱼圈、营口和长兴岛三地实测海冰抗压强度资料，分析了海冰破坏应力与破坏时间的关系，应变率和冰温对海冰抗压强度的影响，以及海冰生成环境对海冰抗压强度的影响。综合分析表明，三地破坏应力随破坏时间变化的整体趋势一致，应变率对三地海冰抗压强度有显著的影响，三地海冰抗压强度随温度降低总体有增大的趋势，冰龄、盐度、含沙量的差异是造成辽东湾东岸海冰抗压强度不同的主要原因。     

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。     

辽东湾海冰光衰减特性

根据渤海海冰多年的调查资料以及现场测量数据,建立辽东湾海冰的辐射传输模式,进而研究辽东湾沿岸海冰的光衰减特性及其主要影响因素,并对可能的影响因素进行了讨论。结果表明,海冰中卤水泡的吸收(主要是短波400~600nm)、纯冰的吸收(主要是长波700～900nm)以及卤水泡和气泡的散射对海冰的光衰减系数有很大的影响。辐射传输模式的估算结果与实测数据的估算结果基本一致,这表明该模式适用于辽东湾海冰的光学特性研究。     

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。     

基于海洋油气平台上雷达连续监测的海冰漂移特性分析

辽东湾每年冬季都会冻结大量海冰,并对海上油气平台和船舶运输带来很大的安全影响。为此,对油气作业海域海冰进行精确、连续的现场监测是非常必要,也有助于揭示海冰的漂移特性。采用辽东湾JZ20-2油气海洋平台上的航海雷达监测系统对该海域的海冰漂移特性进行了全冰期的连续监测,并通过海冰雷达监测的数字图像处理系统对海冰的漂移速度和流向进行分析,获得了该海域全冰期的海冰漂移数据。在此基础上确定了该海域冰速符合瑞利分布、冰向符合双峰高斯分布,以及两者的联合概率分布特性。以上研究为分析辽东湾油气作业区海冰的漂移特性提供了可靠的现场监测资料。     

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。     

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。     

海冰、海流、风的运动学关系

掌握海冰的运动规律,在实践中是有重要意义的.辽东湾北部海域,由于西北利亚冷空气的侵入,每年冬季均能生成各种类型、不同厚度的海冰.这些海冰受海流,特别是潮流、风和其他因素的作用,在海面上运动.海冰的运动具有巨大的能量,它可以推倒或摧垮阻碍其运动的一些建筑物和运行的船舰,严重地威胁着人们生命和财产的安全.     

渤海潮汐对冰作用的数值模拟

为研究渤海潮对海冰运动的作用,将渤海海冰模式与Ｂｌｕｍｂｅｒｇ的ＥＣＯＭ－ｓｉ模式通过动力作用联结,构成一种海冰一海洋动力耦合模式。应用上述耦合模式对渤海冬季潮流对冰的动力作用进行模拟研究,得出了渤海海冰运动的一些显著特征。     

基于Sentinel-1的辽东湾海冰冰情监测

辽东湾是渤海的三大海湾之一,在每年冬季经常会遭受大面积海冰灾害影响。本文选取2015年至2023年Sentinel-1 A/B遥感数据,对照Landsat-8数据采用灰度共生矩阵提取SAR影像纹理特征,对比了神经网络、支持向量机以及最大似然分类三种分类方法的精度;统计2015年至2023年辽东湾海冰冰情信息,研究了气温、海表面温度、盐度与海冰的相关关系和相互影响。研究结果表明：对于Sentinel-1 A/B数据,最大似然分类方法精度最高,分类精度达到82.75%;辽东湾海冰通常在12月底或者1月初开始发育,辽东湾结冰顺序为由北向南、由近岸向远岸,消融时顺序为由西向东、由远岸向近岸;辽东湾海冰与气温的Pearson相关系数为-0.502(P<0.01),与海表面温度的Pearson相关系数为-0.553(P<0.01),说明辽东湾冰情与气温、海表面温度为显著负相关,海表面温度对海冰的形成、发育及消融影响更大。此外,盐度对于海冰的影响存在一定的滞后性。     

渤海海冰漂移过程的数值模拟和试验

建立了一个包含潮流作用的准定常海冰动力学模式，利用实测风资料和计算的潮流场对辽东湾中部的冰块漂移过程进行数值模拟，模拟的冰块漂移过程和实况基本一致。表明模式具有反映冰漂移过程动力特征的能力。通过对各动力因子的数值试验，说明引入潮流作用的必要性，并分析了各动力因子在冰漂移过程中的作用。     

渤海海冰季节演变的数值模拟

MM5数值产品作为大气强迫,利用冰-海洋耦合模式模拟2003～2004冬季渤海海冰演变过程。与海冰遥感、海洋站监测资料等实测资料相比,初冰日和终冰日和观测数据比较接近,模拟海冰各个发展阶段主要分布特征和MODIS遥感图像相似,但模拟的海冰厚度与辽东湾93平台、202平台的冰厚观测数据相比存在较大出入,说明该模型还有待改善。总体上看,冰-海洋耦合模式基本具备模拟渤海海冰季节演变过程的能力。     

辽东湾冰季太阳辐射分析

利用渤海辽东湾ＪＺ２０－２石油平台上的气象和海冰观测数据,研究了冰季大气层和云层对太阳辐射的影响,结果表明,辽东湾冰季大气光学可取为０．８３,碧空、少云、多云阴天、雾天和雨雪等不同天气条件下的云量系数可分别取为０、３、６、８、９和１０。分析了冰水混合情况下海面对太阳辐射的反射情况;讨论了太阳辐射对冰面长波辐射和对流传热的影响。利用冰面太阳辐射的实测值和计算结果,对整个冰季内太阳辐射的规律进行了分析     

辽东湾海冰后向光场分布的研究

海冰光场分布特性的研究是冰区大气-海冰-海洋能量交换和生物特性研究的基础,通过设计"L"型辐亮度探头,运用自主研发的海冰高光谱辐射仪器于国内首次现场测量了辽东湾海冰内部光场的分布特性,研究发现海冰表层5cm至底层在水平方向上光场各向同性,进而认为在所观测站点的附近,采集冰块测量光场分布不依赖于海冰侧表面的选择.采集海冰...     

基于遥感和气象数据对辽东湾海冰变化预测研究

辽东湾是渤海海冰灾害最严重的区域,精确预报海冰的空间分布、动态变化,对降低海冰灾害风险具有重要的作用。本文以辽东湾为研究区,以MODIS数据和气象数据为数据源,根据2010/2011年度到2014/2015年度辽东湾海冰5年结冰信息得出该海域结冰概率,建立营口气象站积温与结冰概率的关系模型,对辽东湾2015/2016年度海冰初冰期至盛冰期的发展及空间分布进行模拟、预报,结果表明:利用结冰概率与营口积温相关关系可以实现对辽东湾海冰的动态预测,利用混淆矩阵对海冰提取结果检验,总体精度在90%以上,为渤海及其它地区局部条件下海冰预测提供参考。     

基于机械学习理论的海冰风险短期预报研究

海冰管理是抵御寒区海洋资源开发海冰威胁的有效手段,海冰风险的准确、快速预测是海冰管理系统的关键组成部分。文中面向海冰管理中的冰情短时预测需求,明确了基于现场监测的海冰风险预测模式,开展了应用机械学习理论的海冰风险短时预测方法研究,并以渤海辽东湾海冰管理为例,讨论了神经网络与小波分解等非线性预测方法在冰情短时预测中的适用性。结果表明,时间序列小波神经网络在短时(6 h)冰厚预测中的预测精度与Elman神经网络相仿,而在24~48 h预测中的精度偏差较大;Elman神经网络在6 h、24 h与48 h的冰厚预测中均能保持较好的预测精度,在冰流速与来冰方向预测中,模型预测精度达到80%左右。     

辽东湾海冰现场调查研究

以辽东湾沿岸海洋站、海岸及海上海冰调查研究成果为基础,定性归纳了辽东湾海冰的特点,主要强调它同其它海域海冰的区别。定量表达了辽东湾海冰的内部结构特征,温度、盐度。密度、导热系数及冰下水温、盐度的潮流效应。给出现场原位悬臂梁弯曲强度的卤水体积表达方式。