星载SSM／I微波遥感渤海海冰的辐射特征分析

根据我国渤海区域星载微波遥感ＤＭＳＰ ＳＳＭ／Ｉ１９９４￣１９９６年的观察数据的研究,指出现有的星载微波遥感海冰的数据标定和验证ＴＢＩ和ＯＳＩ算法是不适用的。用２２和８５ＧＨｚ的散射指数ＳＩ和１９ＧＨｚ的极化指数ＰＩ,讨论了渤海区域海冰的主要辐射特征,用矢量辐射传输理论数值模拟了ＳＩ、ＰＩ与海冰覆盖及其厚度变化的定量关系,用ＳＩ－ＰＩ图规划了渤海区域性海冰的识别方法,给出了渤海海冰的空间分布及其辐     

利用专题微波辐射成像仪(SSM/I)检测东南极陆面亮温变化

介绍了微波辐射测量面目标表面亮度温度的原理,分析了冰雪的微波辐射特性与亮温特征。利用专题微波成像仪 (SSM/I) 数据研究了 1988 年 1－8 月份东南极内陆冰雪表面亮温变化。首先根据 37 GHz 水平极化辐射亮温 175 oK 等温线推算南极大陆冰外缘线,然后利用 37 GHz 数据计算分析了东南极内陆 1988 年年内 1－8 月的地面亮温均变化。结果表明在东南极内陆的地面亮温年内月均变化不大;在东南极的边缘,其受大洋季候风变化影响发生很大的变化。     

渤海和北极海冰组构及晶体结构特征分析

渤海一年冰的组构和晶体结构表现出的冰的非连续生长速率使得冰层底部具有气泡含量不同的许多分层;静水生长的灰冰具有典型的粒状冰和柱状冰;融化-重冻结冰和重叠冰具有特定的晶体结构.位于北冰洋72°24.037'N,153°33.994'W,长2.2m的冰心样为三年冰,并且发现其内有一种新的晶体类型,定义为碎屑凝聚冰.由位于北冰洋74°58.614'N,160°31.830'W,长4.86m的冰心样的晶体结构分析发现它过去为冰脊,后经融化-冻结改造形成冰丘的证据.     

渤海的海冰

本文根据渤海海冰研究和来自卫星遥感、飞机和船舶航测、岸站观测、野外现场实验以及历史记载等,概述渤海冰形成、类型、物理力学性质和冰情、漂移等。     

渤海海冰淡化利用研究进展与问题

海冰是低温条件下的海水冻结物,在我国渤海,每年冬季有4个月左右的结冰期,形成大范围的海冰。海冰具有灾害性,常对冬季海上运输及海洋生产构成危害,但因其含盐量较低,海冰还具有资源性,有可能以较低成本转化为淡水。自1995年以来,我国学者开展了渤海海冰淡化利用研究,在国家有关项目的大力支持下,已在海冰资源特性、资源量估算、海冰淡化技术和海冰水农业利用等方面均取得了一系列重要的研究进展。本文是对这些研究进展及尚需解决问题的综述。     

渤海冬季海冰反照率变化

渤海海冰对于大尺度气候变化比较敏感,基于CLARA-A1-SAL数据分析了1992~2008年冬季（12、1、2月）渤海海冰区域反照率的时空变化,同时分析了海冰密集度、海冰外延线面积和海水表面温度的变化与海冰反照率的相互关系。渤海海冰区域反照率随时间波动变化且变化趋势不明显,趋势线斜率仅为0.0388%。年际变化在9.93%~14.5%之间,平均值为11.79%。海冰反照率在1999,2000和2005等重冰年的值明显高于其他年份,在1994,1998,2001和2006等轻冰年的值较低。从单个月份反照率来看,12月海冰反照率的增加趋势（趋势线斜率0.0988%）明显高于1月和2月,1月的海冰反照率平均值（12.9%）高于另外两个月份。海冰反照率和海冰密集度呈明显的正相关关系;和海表面温度呈负相关关系（显著性水平90%）。     

应用Hyperion图像监测渤海海冰

对所获取的2008年冬季的辽东湾西岸海域含有海冰的Hyperion高光谱图像进行了大气校正,得到了反射率图像。用ISODATA(Iterative Self-Organizing Data Analysis Technique)聚类分析方法对反射率图像进行计算机自动分类,并结合实测的同时期的海冰反射率光谱确定了不同海冰类型的分布范围。根据不同类型海冰的厚度特征,得到了海冰厚度分级分布图和海冰厚度图。结果表明,Hyperion图像可以区分光谱有区别的冰型,无法区分浮冰和固定冰,可以更清晰地显示出海冰的光谱反射率,与实测光谱曲线更加相似,优于MODIS多光谱图像。同时,用主成分分析方法对海冰Hyperion图像进行了分析。海冰Hyperion图像中,各个波段之间的相关系数都较大,光谱维信息冗余度较大,其中30波段贡献率最高。     

1997～1998年度冬季黄渤海天气气候特征及对渤海海冰的影响

本文通过对冬季黄渤海气候特征、环流背景的分析及对渤海海冰的影响,指出海温是影响海冰的主要因素,从而总结了１９９７～１９９８年度渤海海冰情况。     

用AMSR数据极化比PSSM算法检测渤海海冰边缘线

利用高级微波扫描辐射计数据和冰间湖信号模拟算法探测渤海海冰,提取海冰外缘线信息。探测的海冰边缘线与Jason-1高度计海冰探测结果和ENVISAT ASAR海冰探测结果做比较,验证了该方法的有效性。     

2005～2006年冬季渤海海冰数值预报

本文概述2005-2006年冬季渤海冰情。介绍该冬季业务化海冰数值预报工作和应用PIC模式开展海冰数值后报试验,其业务化海冰数值预报的客观检验结果满足业务预报精度指标。     

Monitoring regional sea ice of the Bohai Sea by SSM/I scattering index

SSM/I data on the Bohai Sea of China from 1994 to 1996 have been studied.The sea ice algorithms of calibration/validation such as the brightness temperature index [AES/YORK TBI (Hollinger et al.,1992)] and ocean scattering index [OSI (Ferraro et al.,1996, The Bulletin of the American Meteorological Society, 77(5), 891-905)] are not applicable to the detection of regional sea ice of mid-latitude Bohai area.This paper presents a method of the scatfeting index SI and polarization index PI to identify regional Bohai Sea ice.Numerical results of vector radiative transfer for a model of a layer of sea ice over ocean simulate the relationship between SI/PI and sea ice depth, and others.It is employed to categorize the SI/PI indexes for the detection of sea ice.     

Monitoring regional sea ice of the Bohai Sea by SSM/I scattering index

ＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇｒｅｇｉｏｎａｌｓｅａｉｃｅｏｆｔｈｅＢｏｈａｉＳｅａｂｙＳＳＭ／ＩｓｃａｔｔｅｒｉｎｇｉｎｄｅｘＪｉｎＹａｑｉｕ（ＲｅｃｅｉｖｅｄＪａｎｕａｒｙ６,１９９７;ａｃｃｅｐｔｅｄＭａｒｃｈ３０,１９９７）Ａｂｓｔｒａｃｔ──ＳＳＭ／...     

渤海及黄海北部冰情长期变化趋势分析

统计分析上世纪50年代—2010年渤海及黄海北部海冰资料,对其年代际变化特征进行分析。上世纪50年代—90年代冰情总体呈缓解的趋势,2000年以来冰情略有加重。研究发现太阳活动与渤海及黄海北部冰情变化关系密切,太阳活动可能是渤海及黄海北部冰情长期变化重要影响因素。如果太阳黑子的周期长度比上一个周期长,那么周期内冰情较上一个周期严重。反之亦然。     

The estimate of sea ice resources quantity in the Bohai Sea based on NOAA/AVHRR data

The research on sea ice resources is the academic base of sea ice exploitation in the Bohai Sea. According to the ice-water spectrum differences and the correlation between ice thickness and albedo, this paper comes up with a sea ice thickness inversion model based on the NOAA/AVHRR data. And then a sea ice resources quantity (SIQ) time series of Bohai Sea is established from 1987 to 2009. The results indicate that the average error of inversion sea ice thickness is below 30%. The maximum sea ice resources quantity is about 6 × 10 9 m 3 and the minimum is 1.3 × 10 9 m 3 . And a preliminary analysis has been made on the errors of the estimate of sea ice resources quantity (SIQ).     

Monitoring regional sea ice of China's Bohai Sea by SSM/Iscattering indexes

The Specific Sensor Microwave/Imager (SSM/I) data over China's Bohai Sea from 1993 to 1996 has been studied. Some empirical algorithms of data calibration/validation for sea ice, such as the method of the Atmospheric Environment Science/York University temperature brightness index (AES/YORK TBI) and ocean scattering index (OSI), are not well applicable to detection of regional sea ice such as the midlatitude Bohai Sea area. This paper presents a method of the scattering index (SI) and polarization index (PI) to identify regional Bohai Sea ice. Numerical results of vector radiative transfer for a model of a layer of sea ice over ocean simulate the relationship between SIs/PIs and sea ice depth and other variations. It is employed to categorize the graph of SIs/PIs for detection of sea ice     

基于极化散射特征的极化合成孔径雷达海冰分类方法研究:以渤海海冰分类为例

海冰监视监测的关键是提取海冰类型,准确提取海冰类型对于评估海冰冰情、保证航海及海洋作业安全具有重要的意义。利全极化合成孔径雷达影像(SAR)的优势,提取海冰的极化散射特征;在此基础上结合二叉树分类思想,开展极化SAR海冰类型的分类算法研究,提高SAR海冰分类精度;与传统的海冰分类方法相比较,验证了本方法的有效性。     

海冰动力过程的改进离散元模型及在渤海的应用

海冰的断裂、重叠和堆积等离散分布特性广泛地存在于极区和副极区的不同海域,并对海冰的生消、运移过程有着重要影响。针对海冰在不同尺度下的离散分布特点,发展海冰动力过程的离散元方法有助于完善海冰数值模式,提高海冰数值模拟的计算精度。为此,本文针对海冰生消运移过程中的非连续分布和形变特性,发展了适用于海冰动力过程的改进离散元模型(MDEM)。不同于传统离散元方法,该模型将海冰离散为具有一定厚度、尺寸和密集度的圆盘单元。海冰单元设为诸多浮冰块的集合体,其在运移和相互接触碰撞过程中,依照质量守恒发生单元尺寸、密集度和厚度的相应变化。基于海冰离散性和流变性的特点,该模型采用黏弹性接触本构模型计算单元间的作用力,并依据Mohr-Coulomb准则计算海冰法向作用下的塑性变形及切向摩擦力。为验证该模型的可靠性,本文对海冰在规则水域内的运移和堆积过程进行了分析,离散元计算结果与解析值相一致;此外,对旋转风场下海冰漂移规律的模拟进一步验证了本文方法的精确性。在此基础上,对渤海辽东湾的海冰动力过程进行了48h数值分析,计算结果与卫星遥感资料和油气作业区的海冰现场监测数据吻合良好。在下一步工作中将考虑海冰离散元模拟中的热力因素影响,发展具有冻结、断裂效应的海冰离散元模型,更精确地模拟海冰动力-热力耦合作用下的生消和运移过程。     

渤海海冰的年际和年代际变化特征与机理

根据1951-2013年间的渤海冰情等级资料,利用最大熵谱分析、相关分析和合成分析等方法,研究了渤海冰情等级的年际和年代际变化特征,探讨了局地气候、大气环流、ENSO(El Nio-Southern Oscillation)和太平洋年代际振荡(PDO)对海冰的影响。结果表明,渤海海冰具有明显的年际和年代际变化特征,并在1972年前后发生了一次由重到轻的气候跃变,在跃变后冰情较跃变前平均降低了0.7级。相关分析与合成分析结果显示,渤海冰情的年际变化除受局地气候的影响外,还受西太平洋副热带高压(副高)、极涡和欧亚环流的共同调控,特别在1972年以后,秋季副高、冬季欧亚和亚洲纬向环流对渤海冰情的年际变化均有重要影响,可作为渤海海冰预报的重要因子,而春季PDO、ENSO、冬季副高及欧亚和亚洲经向环流则是渤海冰情年代际变化的影响因素。