海冰災(zāi)害及監(jiān)測(cè)預(yù)警報(bào)技術(shù)

海冰災(zāi)害及監(jiān)測(cè)預(yù)警報(bào)技術(shù)

2018年11月23日主要內(nèi)容海冰概況1）海冰基本概念2）我國(guó)的海冰海冰災(zāi)害1）海冰的主要危害形式2）我國(guó)歷史海冰災(zāi)害海冰監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)預(yù)警1）監(jiān)測(cè)手段2）預(yù)報(bào)預(yù)警技術(shù)3）預(yù)警報(bào)產(chǎn)品和服務(wù)海冰概況海冰基本概念定義：海中一切冰的總稱(chēng)。由海水凍結(jié)而成的冰，進(jìn)入海洋中的大陸冰川（冰山和冰島）、河冰等海冰的形成和發(fā)展：水溫、氣溫、鹽度、水深、凍結(jié)核一年冰（只經(jīng)歷一個(gè)冬季）和多年冰（至少經(jīng)過(guò)一個(gè)夏季不融化）

渤海由遼東灣、渤海灣、萊洲灣和中央海域組成

渤海位置

南西北三面陸地包圍，東通過(guò)渤海海峽與黃海相連。渤海水淺平均深度18米，最大深度78米。我國(guó)的海冰●緯度最低結(jié)冰海域渤海位于37°N～41°N，是我國(guó)唯一結(jié)冰海域，也是全球緯度最低的結(jié)冰海域?！癫澈５谋椴澈：忘S海北部每年的冰情隨冬季氣候的變化而有差異。暖冬，海冰覆蓋范圍不足海域（7.7萬(wàn)km2）的15%，而嚴(yán)寒冬季，冰覆蓋海域面積80%以上。11月中旬至12月初期間，海冰在渤海北部開(kāi)始形成，而后向南擴(kuò)展。2月中旬至3月中旬渤海南部的海冰開(kāi)始融化。渤海冰期約3-4個(gè)月。

初生冰（針狀、油脂狀）冰皮（5cm左右）海冰初始階段的總稱(chēng)。由海水直接凍結(jié)或雪降至低溫海面未被融化而生成的，多呈針狀、薄片狀、油脂狀或海綿狀。

由初生冰凍結(jié)或在平靜海面上直接凍結(jié)而成的冰殼層，表面平滑、濕潤(rùn)而有光澤，厚度5cm左右，能隨風(fēng)起伏，易被風(fēng)浪折碎。

尼羅冰（小于10cm)蓮葉冰（小于10cm)

直徑30～300cm，厚度10cm以?xún)?nèi)的圓型冰塊，由于彼此互相碰撞而具有隆起的邊緣，它可由初生冰凍結(jié)而成，也可由冰皮或尼羅冰破碎而成。

厚度小于10cm的有彈性的薄冰殼層，表面無(wú)光澤，在波浪和外力作用下易于彎曲和破碎，并能產(chǎn)生“指狀”重疊現(xiàn)象。

灰冰（10－15cm)灰白冰(15－30cm)白冰（大于30cm)2009-2010冬季海冰實(shí)況分析動(dòng)畫(huà)1969年3月5日92832Km2

1991年1月29日16608Km2

1982年1月31日39072km2輕冰年（<15%）常冰年重冰年

(>80%)

暖冬，海冰覆蓋范圍不足海域的15%，嚴(yán)寒冬季，冰覆蓋海域面積80%以上。渤海冰期約3-4個(gè)月。特點(diǎn)：1)北部冰重，南部冰輕。2)岸邊冰重，海中冰輕。3)遼東灣東岸冰重，西岸冰輕。海冰災(zāi)害海冰的主要危害形式封鎖港口、航道損壞船只破壞海洋工程建筑物和各種海上設(shè)施威脅海上安全生產(chǎn)作業(yè)和人員安全影響海洋漁業(yè)生產(chǎn)我國(guó)歷史海冰災(zāi)害1969，重冰年,渤海冰封，平臺(tái)被推倒，航運(yùn)中斷。隨后的70－80年代均有不同程度的海冰災(zāi)害發(fā)生。1996，偏輕冰年，2月3日18時(shí)一艘2000噸級(jí)外籍油輪受海冰的碰撞，在距鲅魚(yú)圈港37海里附近沉沒(méi)，4人死亡。2000和2001，偏重冰年，海冰危及渤海石油平臺(tái)，遼東灣北部港口處于封港狀態(tài)，秦皇島港冰情嚴(yán)重，港口航道燈標(biāo)被流冰破壞，海上航運(yùn)中斷。2006，偏輕冰年，2005年12月底－2006年1月萊州灣遭遇了繼1969和1980年后20年未遇的嚴(yán)重冰凍。萊州灣底沿岸多個(gè)港口處于癱瘓狀態(tài)，冰情給海上交通運(yùn)輸、海岸工程和沿海水產(chǎn)養(yǎng)殖等行業(yè)造成嚴(yán)重危害和較大經(jīng)濟(jì)損失。2007，偏輕冰年，葫蘆島龍港區(qū)漁民村先鋒漁場(chǎng)發(fā)生罕見(jiàn)冰災(zāi)，堅(jiān)硬冰塊在風(fēng)、浪、流作用下爬上岸，推倒或壓塌民房14人被困，葫蘆島邊防官兵冒著冰塊塌陷的危險(xiǎn)，進(jìn)行搶險(xiǎn)，并救出被困人員。2010，偏重冰年，山東省因海冰災(zāi)害受災(zāi)人口達(dá)9萬(wàn)5千人，造成經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)27.94億元，河北省海冰災(zāi)害已造成3.06億元損失，遼寧省海冰災(zāi)害已造成23.12億元損失。港口封港，電煤運(yùn)輸受阻。菊花島被海冰圍困，3200多名居民生活受到嚴(yán)重影響。●20世紀(jì)發(fā)生三次重冰年：1936年1～2月，1947年1～

2月，1969年2～

3月。

●1969年冬季罕見(jiàn)特大冰封使渤海航運(yùn)全部中斷，屹立在渤海的石油鉆井平臺(tái)倒塌，造成數(shù)億元經(jīng)濟(jì)損失?！癫丛谔凉粮蹆?nèi)58艘客貨輪船的螺旋槳或船體損毀嚴(yán)重。所有港口（巴魚(yú)圈，營(yíng)口，秦皇島，塘沽，天津，龍口等）封凍，渤海交通陷入癱瘓。1969年大冰封，海2井平臺(tái)被海冰推倒，海1井平臺(tái)支座拉筋被割斷平臺(tái)底部被海冰堆積堵塞帶纜走道被冰折彎流冰作用使導(dǎo)管架部分構(gòu)件開(kāi)裂1969年記錄的冰封時(shí)石油鉆井平臺(tái)導(dǎo)管架中的塞冰

1969年冬季進(jìn)出塘沽港的數(shù)十艘客貨輪遭到不同程度破壞，堅(jiān)硬而密集的堆積冰封鎖港口，渤海航運(yùn)完全癱瘓。

2000和2001年1－2月期間冰情嚴(yán)重海冰對(duì)平臺(tái)生產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅

2005年底－2006年初萊州灣遭遇20年未遇冰災(zāi)

萊州灣沿岸出現(xiàn)了最厚達(dá)1米的大面積冰層。2005年12月15日～22日山東省萊州市芙蓉島外海有20艘漁船被海冰包圍53名船員被困。2007年葫蘆島冰災(zāi)海冰上岸壓倒房屋2010年1月底被海冰圍困的文峰6號(hào)貨輪遼東灣東部（北緯40.2532，東經(jīng)121.6386）附近海冰海冰監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)為了更好地開(kāi)發(fā)和利用冰區(qū)海洋資源，必須做好海冰的監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)，進(jìn)而采取相應(yīng)的對(duì)策，以有效預(yù)防并減輕海冰災(zāi)害造成的損失。

海洋站：人工觀測(cè)岸基雷達(dá)：衛(wèi)星遙感：MODIS,HY-1B,北京1號(hào)，RADARSAT航空遙感：沿岸調(diào)查：初冰期、盛冰期和融冰期破冰船調(diào)查：

石油平臺(tái)：人工+雷達(dá)我國(guó)主要海冰監(jiān)測(cè)手段海洋站海冰監(jiān)測(cè)主要海洋站：溫坨子、鲅魚(yú)圈、龍口、老虎灘、葫蘆島、芷錨灣、秦皇島、塘沽、小長(zhǎng)山海洋站監(jiān)測(cè)資料：初冰日、終冰日、冰型、冰量、密集度等及相關(guān)氣象、水文資料

岸基雷達(dá)海冰觀測(cè)

鲅魚(yú)圈雷達(dá)站冬季定時(shí)進(jìn)行海冰觀測(cè),圖為雷達(dá)海冰觀測(cè)解譯圖

衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)海冰實(shí)況MODIS海冰實(shí)況圖（2010年2月13日）HY-1海冰實(shí)況圖（2010年1月13日）北京1號(hào)監(jiān)測(cè)海冰實(shí)況

RADARSAT-2海冰實(shí)況2015.1.16

航空遙感海冰監(jiān)測(cè)

飛機(jī)監(jiān)測(cè)海冰航線飛機(jī)遙感測(cè)冰解譯圖

萊州灣底冰情遼東灣綏中冰情曹妃甸冰情

海冰航空監(jiān)測(cè)圖像

沿岸海冰調(diào)查

破冰船海冰調(diào)查工作人員從海里撈取冰樣測(cè)量海冰參數(shù)平臺(tái)監(jiān)測(cè)冰情邊界層參數(shù)測(cè)量JZ20-2平臺(tái)海冰監(jiān)測(cè)雷達(dá)2010年2月9日海冰雷達(dá)圖2010年2月5日J(rèn)Z20-2附近海冰國(guó)外海冰監(jiān)測(cè)概況衛(wèi)星遙感：高分辨率、多衛(wèi)星航空遙感：常態(tài)化破冰船：頻次高海洋站點(diǎn)：多漂移浮標(biāo)：實(shí)時(shí)、立體化國(guó)外海冰監(jiān)測(cè)手段比較發(fā)達(dá)，因此其海冰服務(wù)產(chǎn)品多是基于監(jiān)測(cè)的分析產(chǎn)品，海冰實(shí)況分析產(chǎn)品對(duì)于冰區(qū)短期船只航行、生產(chǎn)作業(yè)等具有很好的參考作用。冰山分析圖冰情實(shí)況分析圖海冰預(yù)報(bào)預(yù)警技術(shù)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)方法：中長(zhǎng)期氣象、水文、冰情數(shù)值預(yù)報(bào)方法：短期動(dòng)力、熱力海冰經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)方法

1969年嚴(yán)重的海冰災(zāi)害，促進(jìn)了我國(guó)海冰預(yù)報(bào)方法研究。運(yùn)用回歸，諧波分析等方法，對(duì)渤海冰情與相應(yīng)大氣環(huán)流、太陽(yáng)黑子變化、氣溫以及海溫等因子進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，建立渤海冰情預(yù)測(cè)公式。我國(guó)自1970年始，應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法開(kāi)展業(yè)務(wù)化逐月、逐旬和逐周海冰預(yù)報(bào)以及年度冰情趨勢(shì)展望。向有關(guān)政府部門(mén)、生產(chǎn)部門(mén)和電視臺(tái)發(fā)布海冰預(yù)報(bào)產(chǎn)品。

中、長(zhǎng)期的海冰預(yù)報(bào)主要采用的是統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)方法，應(yīng)用實(shí)時(shí)的船舶、飛機(jī)和衛(wèi)星監(jiān)測(cè)資料，根據(jù)半經(jīng)驗(yàn)海冰統(tǒng)計(jì)公式計(jì)算結(jié)果預(yù)測(cè)冰情變化。當(dāng)冰情異常嚴(yán)重的情況下，及時(shí)發(fā)布冰情警報(bào)，避免海上發(fā)生冰情災(zāi)害。

海冰統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)

常用統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)方法：

背景分析與預(yù)報(bào)：氣候背景分析（冷暖趨勢(shì)）海洋背景分析（海洋狀況）渤海冰情與太陽(yáng)活動(dòng)的周期變化關(guān)系；渤海冰情與500高度環(huán)流場(chǎng)的關(guān)系渤海冰情與西北太平洋副熱帶高壓面積指數(shù)的關(guān)系渤海冰情與太平洋海溫的變化關(guān)系渤海冰情與厄爾尼諾事件關(guān)系渤海冰情與極地海冰的關(guān)系ENSO指數(shù)特征常用統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)方法：1、單站冰要素資料統(tǒng)計(jì)公式計(jì)算2、根利用隸屬函數(shù)：（1）西北太平洋1月份黑潮區(qū)平均海溫（2）1月份亞洲經(jīng)向環(huán)流指數(shù)（3）1月份西北太平洋副高面積+強(qiáng)度指數(shù)（4）營(yíng)口2月份平均氣溫（5）2月份亞洲緯向環(huán)流指數(shù)常用統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)方法：3、最優(yōu)子集法、逐步（全）回歸（1）大連1、2月平均氣溫（2）大連5月氣溫（3）1月冷空氣個(gè)數(shù)（4）1月西北太平洋副高面積指數(shù)（5）2月西北太平洋副高強(qiáng)度指數(shù)（6）2月份亞洲緯向環(huán)流指數(shù)（7）承德8月氣溫（8）北京8月氣溫

海冰預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)

海冰預(yù)報(bào)綜合模型的建立長(zhǎng)期預(yù)測(cè)太陽(yáng)黑子數(shù)太陽(yáng)活動(dòng)與冰情等級(jí)存在良好的相關(guān)關(guān)系，大冰封年均發(fā)生在峰年前后；偏重冰年均發(fā)生峰、谷年前后；升枝和降枝階段一般不會(huì)出現(xiàn)重冰年。2000/01年2009/10年北極濤動(dòng)（ArcticOscillation，簡(jiǎn)稱(chēng)AO）是描述北半球大氣狀況的重要指數(shù)。當(dāng)AO處于負(fù)位相時(shí)，中緯度的低氣壓和高緯度的高氣壓都加強(qiáng)，從而使中緯度地區(qū)西風(fēng)減弱，即盛行經(jīng)向環(huán)流，在對(duì)流層低層產(chǎn)生強(qiáng)的北風(fēng)異常，將冷空氣從較高緯度輸送到較低緯度，導(dǎo)致中高緯度地面氣溫降低，反之亦然。在冬季，北極濤動(dòng)指數(shù)是影響我國(guó)氣溫的重要因素。冬季AO指數(shù)與渤黃海海冰等級(jí)顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.57。因此準(zhǔn)確預(yù)測(cè)冬季AO指數(shù)是預(yù)測(cè)渤海及黃海北部冰情的基礎(chǔ)。北極濤動(dòng)指數(shù)1981-2010年冬季北極濤動(dòng)指數(shù)與我國(guó)氣溫距平的相關(guān)分布圖冬季北極濤動(dòng)指數(shù)與渤黃海冰情等級(jí)關(guān)系圖

輕或偏輕冰年常冰年偏重或重冰年+AO1989,1992,1993,1995,1999,2007,2015,20171990,2000,2008,2012

Neutral(-0.5～0.5)1994,2002,20141991,1997,2005,2009,2016,2018-AO1996,1998,2003,20042006,2011,20132001,2010

輕或偏輕冰年常冰年偏重或重冰年+AO1973,1975,1976

Neutral(-0.5～0.5)1954,1961,1962,1983,19881952,1959,1967,1971,1972,1974,1980,1981,1982,19841957-AO1960,1965,19661951,1955,1958,1963,1964,1970,1978,1979,1985,1986,19871953,1956,1968,1969,1977北極濤動(dòng)指數(shù)近68年冬季AO指數(shù)序列顯示，1951年至1988年，冬季AO指數(shù)絕大多數(shù)呈負(fù)位相，1989年至今，正位相增多，冬季AO指數(shù)在正位相和負(fù)位相之間轉(zhuǎn)換，這種格局的變化可能與全球氣候變暖有關(guān)。冰情等級(jí)與冬季亞洲極渦面積指數(shù)存在正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)0.64。冰情等級(jí)與冬季亞洲緯向環(huán)流指數(shù)存在負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)-0.55。西太平洋副高是影響東亞氣候的重要天氣系統(tǒng)。其范圍、強(qiáng)度、脊線以及北邊界和西邊界都是重要指標(biāo)，冰情與副高短期相關(guān)是明顯的。冬季副高越強(qiáng)，它的面積和強(qiáng)度指數(shù)越大（正值）時(shí)，冷氣團(tuán)活動(dòng)較弱，不利于海水降溫，進(jìn)而影響了海冰生成，反之亦然。亞洲區(qū)的極渦和緯向環(huán)流也是制約東亞局地氣候的基本因子。極渦代表北方冷空氣，極渦較強(qiáng)而緯向環(huán)流較弱時(shí)，冷氣團(tuán)活躍，有助于海冰生成，反之亦然。大氣環(huán)流指數(shù)以冬季AO指數(shù)（X1）和9月西太平洋副高西伸脊點(diǎn)位置（X2）作為預(yù)報(bào)因子，建立二元線性回歸方程：Y=-0.68X1+0.036X2-1.68復(fù)相關(guān)系數(shù)R=0.66，在信度0.01下回歸效果顯著。多元回歸方程

海冰數(shù)值預(yù)報(bào)方法

海冰的分布與演變是海冰動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)兩種物理過(guò)程共同作用結(jié)果。

▲

海冰動(dòng)力學(xué)過(guò)程

根據(jù)動(dòng)量守恒原理決定海冰的漂移和形變主要驅(qū)動(dòng)力：風(fēng)和流

▲

海冰熱力學(xué)過(guò)程

根據(jù)能量守恒原理決定海冰的凍結(jié)和消融主要熱力強(qiáng)迫作用：海－氣和冰－氣的能量交換海冰熱力學(xué)過(guò)程海水凍結(jié)海水溫度、鹽度、雜質(zhì)，水深，海水湍流運(yùn)動(dòng)，凍結(jié)核。冰點(diǎn)，海水密度最大時(shí)溫度與鹽度關(guān)系決定海水凍結(jié)前垂直混合及鹽度對(duì)垂直混合影響。氣/冰/海熱通量

極地大氣/海洋、氣/冰/海和氣/海氣/海、氣/冰（雪）界面熱量收支（吳輝碇1991，吳輝碇、王志聯(lián)1992）brinepocketmeltpondFlHeatbalanceofseaiceSunEarthradiationTurbulentfluxesHeatflowfromwatertoicePhasechangesconduction+solarabsorptionSeaiceismulticomponentmedium.冰面大氣層結(jié)特征及其對(duì)冰面感熱和潛熱輸送系數(shù)的影響冰面不同狀態(tài)：雪覆蓋、雪融化、冰面融化等對(duì)短波反射的影響冰面融池占多年冰表面10～25％，一年冰更大。減少冰面反射率,改變表面能量平衡；影響冰與其下海洋熱平衡。考慮融池影響浮冰塊吸收太陽(yáng)能量再分布，發(fā)展融池輻射模式（PodgornyandGrenfell,1996）冰間水道大氣內(nèi)邊界層的特性及其對(duì)海/氣界面通量影響凈熱量遠(yuǎn)小于收支各分量0.50～0.700.450.75～0.850.600.10AlbedoRatioofincomingsolarradiationtooutgoingsolarradiation;outgoing=reflected+backscattered.Dependsontheangulardistributionofincominglighti.e.albedoisso-calledapparentopticalproperty.Dependsonthesurfacewetnessandroughnessandinternaliceandsnowpropertries.albedo(latin)=”whiteness”太陽(yáng)短波輻射穿透冰表面加熱冰表層，擴(kuò)大冰內(nèi)鹵水泡的體積，而不是減小冰厚度。這種冰內(nèi)融解可有效地引起冰內(nèi)熱慣性作用，縮短夏季冰的消融，推遲秋季冰加厚，這種“鹵水阻尼”效應(yīng)即所謂“熱庫(kù)”作用。穿透輻射能量?jī)?chǔ)存在這種“熱庫(kù)”內(nèi)，而不是引起冰表面融解，改變冰厚（Untersteiner,1964）參數(shù)化表示 加熱表層 作為熱庫(kù)儲(chǔ)存或作為增加反射率處理

冰內(nèi)溫、鹽和鹵水體積復(fù)雜地垂直分布影響冰內(nèi)熱傳導(dǎo)，從而影響冰面和冰底熱平衡。冰內(nèi)結(jié)構(gòu)和熱力學(xué)特征海冰形成的機(jī)制（winton,2001,Schmidtetal.2004,Crosfeldetal.1998）海洋內(nèi)部潛冰（frazilice）形成，海水溫度>Tf，海洋輸送潛冰作為（負(fù)）能，冰模式轉(zhuǎn)換潛冰為水和鹽通量。冰/海界面熱平衡為負(fù)，形成凝結(jié)冰（congelationice）。雪冰（snowice）形成，通過(guò)水線(waterline)下雪轉(zhuǎn)換為雪冰的調(diào)整機(jī)制。融解在冰的上或下界面發(fā)生，分別平衡熱收支，維持各自的溫度約束。冰內(nèi)結(jié)構(gòu)和熱力學(xué)特征海冰動(dòng)力學(xué)過(guò)程海冰漂移冰厚分布ArcticOceanAntarcticseas海冰形變冰厚再分布（Thorndikeet.al.,1975;Hibler,1980;Flato,1991）冰脊水道形成

海冰形變大氣、海洋動(dòng)力強(qiáng)迫場(chǎng)冰面和冰底應(yīng)力和冰面粗糙度、冰脊參數(shù)以及冰下內(nèi)波強(qiáng)度的依賴(lài)關(guān)系。冰脊和堆積的斷面應(yīng)力的臨界判據(jù)。冰內(nèi)應(yīng)力作用決定海冰運(yùn)動(dòng)和形變的因子決定冰內(nèi)力的海冰流變學(xué)各種本構(gòu)關(guān)系（Hibler,1984;吳輝碇，張占海等1995）牛頓粘性，塊體粘性，線性粘性（Lepparanta,1981）粘－塑性（Hibler,1979），

彈－塑性（Coonet.al.,1974） 當(dāng)， 彈性 當(dāng)， 塑性

彈－粘－塑性（HunkeandDukowicz,1997）空化流體（FlatoandHibler,1990）碰撞流變學(xué)（Shenet.al.,1987,Lu,1989）國(guó)家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心根據(jù)海冰熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、流變學(xué)原理，結(jié)合渤海的水文、氣象和冰情特點(diǎn)，研制開(kāi)發(fā)了適用于渤海的海冰數(shù)值模式，模擬渤海海冰漂移、堆積、增長(zhǎng)和消融。將數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式與海冰模式聯(lián)結(jié)，建立業(yè)務(wù)化渤海海冰數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)。每年冬季逐日發(fā)布1～5天海冰數(shù)值預(yù)報(bào)。定量化的海冰預(yù)報(bào)產(chǎn)品包括：冰厚場(chǎng)，冰密集度場(chǎng)，冰速場(chǎng)，冰外緣線等。

海冰數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)

海冰數(shù)值預(yù)報(bào)流程圖

海冰預(yù)警報(bào)產(chǎn)品

●年度預(yù)報(bào)●月預(yù)報(bào)●旬預(yù)報(bào)（CCTV）●周預(yù)報(bào)●1-5天預(yù)報(bào)●海冰警報(bào)海冰月預(yù)報(bào)產(chǎn)品示例

中央電視臺(tái)海冰旬預(yù)報(bào)

海冰警報(bào)CCTVRadioFAXInternetE-mail

通過(guò)“七五”、“八五”、“十五”、“十一五”國(guó)家科技攻關(guān)，我國(guó)的海冰數(shù)值預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)化水平不斷提高。

已投入業(yè)務(wù)化應(yīng)用的海冰模式:粘－塑流變學(xué)海冰預(yù)報(bào)模式PIC質(zhì)點(diǎn)－網(wǎng)格高精度海冰模式。

正在發(fā)展:

基于彈粘塑性流變學(xué)的工程海冰模式冰－海洋耦合模式

預(yù)報(bào)時(shí)效:

24、48、72、96、120、144和168小時(shí)海冰數(shù)值預(yù)報(bào)▲粘-塑性海冰數(shù)值模式模式分辨率：6.0′×6.0′(8.6km×11.1km)經(jīng)緯度網(wǎng)格▲質(zhì)點(diǎn)-網(wǎng)格（PIC）海冰數(shù)值模式模式分辨率：2.0′×2.0′(3.7km×2.8km)經(jīng)緯度網(wǎng)格▲彈-粘-塑性精細(xì)化海冰數(shù)值模式模式分辨率：0.01°×0.01°(0.9km×1.1km)經(jīng)緯度網(wǎng)格利用網(wǎng)格嵌套技術(shù)，將小尺度模式與渤海中尺度數(shù)值模式進(jìn)行銜接利用歐拉－拉格朗日方法，建立了二階精度的冰塊漂移路徑模式2/3/20231.海冰數(shù)值業(yè)務(wù)化預(yù)報(bào)系統(tǒng)

海冰預(yù)報(bào)模型2/3/2023thicknessconcentration海冰衛(wèi)星圖像1.海冰數(shù)值業(yè)務(wù)化預(yù)報(bào)系統(tǒng)海冰預(yù)報(bào)初始場(chǎng)2/3/2023風(fēng)場(chǎng)海流場(chǎng)中心具有豐富的海冰影響要素預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，并提供與海冰數(shù)值模式的相應(yīng)接口。1.海冰數(shù)值業(yè)務(wù)化預(yù)報(bào)系統(tǒng)海冰預(yù)報(bào)強(qiáng)迫場(chǎng)2/3/2023

海冰數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品冰厚和冰速等中尺度海冰數(shù)值預(yù)報(bào)小尺度海冰數(shù)值預(yù)報(bào)1.海冰數(shù)值業(yè)務(wù)化預(yù)報(bào)系統(tǒng)海冰預(yù)報(bào)數(shù)值產(chǎn)品精細(xì)化要求：提高空間分辨率，由中尺度向小尺度方向發(fā)展采用彈粘塑海冰模式建立小區(qū)域精細(xì)化海冰預(yù)報(bào)模式預(yù)報(bào)產(chǎn)品：海冰厚度、密集度、冰速、冰塊漂移軌跡等支持條件：高精度氣象預(yù)報(bào)場(chǎng)海冰初始場(chǎng)：

衛(wèi)星遙感海冰反演、平臺(tái)海冰觀測(cè)、平臺(tái)雷達(dá)監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)化海冰模式小區(qū)域精細(xì)化海冰模式精細(xì)化海冰數(shù)值預(yù)報(bào)發(fā)展cm2.海冰精細(xì)化預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)針對(duì)重點(diǎn)保障目標(biāo)的預(yù)警報(bào)需求，開(kāi)展了高精度的海冰數(shù)值預(yù)報(bào)模式包括覺(jué)華島、秦皇島、曹妃甸、黃驊港、中海油石油平臺(tái)、海上風(fēng)電場(chǎng)和核平臺(tái)等水平分辨率達(dá)到了0.01°(0.9×1.1km)

2.1海冰精細(xì)化數(shù)值預(yù)報(bào)模式

根據(jù)工程作業(yè)點(diǎn)小區(qū)域冰情預(yù)報(bào)特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)不同海冰模式的分析比較，確定利用較為成熟的彈-粘-塑性海冰模式（HunkeandDukowicz,1997）對(duì)工程作業(yè)點(diǎn)區(qū)域海冰進(jìn)行數(shù)值模擬?？紤]了海冰的彈性作用。因?yàn)閷?duì)于小尺度海冰，彈性效應(yīng)較為明顯，對(duì)于小應(yīng)變、小應(yīng)變率條件下的海冰必須充分考慮這個(gè)效應(yīng)，從而提高海冰動(dòng)力學(xué)的計(jì)算精度；對(duì)短時(shí)間的變化反映更為迅速和準(zhǔn)確；分辨率較高（1km），能更為準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)工程作業(yè)點(diǎn)區(qū)域海冰環(huán)境參數(shù)；利用嵌套技術(shù)解決小區(qū)域模式開(kāi)邊界問(wèn)題。JZ20-2高精度海冰數(shù)值預(yù)報(bào)模式開(kāi)始大區(qū)域初始冰場(chǎng)預(yù)報(bào)風(fēng)場(chǎng)大區(qū)域潮流場(chǎng)大區(qū)域模式小區(qū)域模式內(nèi)插預(yù)報(bào)冰場(chǎng)小區(qū)域預(yù)報(bào)結(jié)果邊界條件結(jié)束小區(qū)域海冰數(shù)值模式預(yù)報(bào)模式流程圖852010年2月9日海冰雷達(dá)圖

JZ20-2平臺(tái)位置圖海冰初始場(chǎng)處理冰塊大小識(shí)別冰厚反演海冰初始場(chǎng)處理同一點(diǎn)冰厚分布函數(shù)隨時(shí)間的變化不同點(diǎn)冰厚分布函數(shù)海冰初始場(chǎng)處理小區(qū)域海冰模式數(shù)值預(yù)報(bào)試驗(yàn)1－72小時(shí)預(yù)報(bào)密集度場(chǎng)1－72小時(shí)預(yù)報(bào)冰厚冰速場(chǎng)初始密集度場(chǎng)初始冰厚場(chǎng)海冰抗壓強(qiáng)度預(yù)報(bào)預(yù)報(bào)冰厚檢驗(yàn)結(jié)果JZ9-3平臺(tái)觀測(cè)冰厚與計(jì)算冰厚

JZ20-2平臺(tái)觀測(cè)冰厚與計(jì)算冰厚日期觀測(cè)值預(yù)報(bào)值絕對(duì)誤差日期觀測(cè)值預(yù)報(bào)值絕對(duì)誤差01045.56.41630.916301301016.22626.2262010578.16381.16380131816.73388.7338010668.27882.278802011210.16831.8317010757.85582.855802022011.91388.0862010847.93373.933702031512.81542.1846010948.5854.58502041813.28924.710801105.59.91254.412502051611.06424.9358011159.83964.839602061910.67128.328801125.58.24462.744602071712.80834.191701137.510.79253.292502081512.73172.26830114810.08082.080802091512.35462.64540115810.77212.772102101112.88751.8875011699.99250.99250211912.79293.79290117813.93465.93460212812.57794.57790118913.90674.90670213711.32084.32080119913.994.990214711.09334.093301201314.94581.94580215710.76333.763301211714.85922.1408021669.18423.184201221913.97715.022902175.59.15173.651701231913.13085.8692021865.25710.742901241813.12294.8771021975.36331.636701251412.15041.849602207.54.91042.589601261311.96621.0338022165.11250.8875012713.514.80621.3062022275.29041.709601281416.20122.2012022304.49834.49830129915.88256.8825022400.0750.075海冰厚度的24小時(shí)預(yù)報(bào)精度：厚度平均誤差3.49cm冰塊漂移路徑模式試驗(yàn)

1－72小時(shí)海冰質(zhì)點(diǎn)漂移路徑呈現(xiàn)出和潮流一致的周