7 第七章海冰观测

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第七章 海冰观测
第一节 海冰概况
海冰的性质
海冰融化成液体后的盐度，称为海冰的盐度。其值为 3~25。它与海水的盐度、结冰的速率、和冰龄等有关。如 果海水的盐度高，结冰又较快，则海冰的盐度就会高。冰龄 长，海冰的含盐度就会低。
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第七章 海冰观测
第一节 海冰概况
海冰的性质
海冰密度为0.85~0.94g/cm3，略小于海水的密度，所 以冰块一般都浮在海面。 • 形状规则的海冰，露出海面的部分，为总厚度的
北冰洋巴伦支海等海域 2-3米厚的一冬冰
渤海等海域 结冰程度不同
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第七章 海冰观测
1969年2～3月，渤海发生百年不遇的大冰封灾害， 整个渤海被几十厘米至一两米、甚至八九米厚的坚冰封堵 了50天之久。进出天津港的123艘客货轮中，7艘被海水 推移搁浅，19艘被海水夹住不能动，25艘由破冰船破冰后 才得以逃脱，5艘万吨级货轮螺旋浆被海冰碰坏，1艘巨轮 被海冰挤压破裂进水，引水船螺旋浆也被海冰破坏、船体 变形，航标灯全部被海冰挟走。天津港务局观测平台被海 冰推倒，海洋石油1号钻井平台支座拉筋被海冰割断而倒 塌，2号钻井平台也被海冰推倒。不冻港的塘沽港、秦皇 岛港遭港也遭海冰灾害，损失惨重。
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第七章 海冰观测
海冰观测要素/类别：浮冰观测、固定冰观测和冰山观测。 海冰的辅助观测项目：海面能见度、气温、风速、风向及 天气现象。 海冰观测的时间：连续站每2h观测一次，大面站船到站即 观测。
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第七章 海冰观测
第一节 海冰概况
第二节 冰量和浮冰密集度观测
第三节 第四节 第五节
冰型、冰的外貌特征和冰状观测
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第七章 海冰观测
第一节 海冰概况
一、海水结冰与盐度
盐度
05
10 15 20 24.69 25 30 35 40
冰点(℃) 0 -0.27 -0.53 -0.80 -1.07 -1.33 -1.35 -1.63 -1.91 -2.20
温度(°C) (最大 3.95 2.93 1.86 0.77 0.31 -1.33 -1.40 -2.47 -3.52 -4.54 密度)
冰期是用初冰日起至终冰日止的一个时段的天数表示。 这与实际有冰的天数不一样，也不能表达实际有冰的程度， 但是能说明气候冷暖和变化特征。（有冰天数是有冰日子 之和，间断的无冰日数不算在内。）
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第七章 海冰观测
第一节 海冰概况
三、冰期与冰情
我国的冰期大多数是跨年度的，这与冬季跨年度有关。 冰情年度为入冬的头年年度为准。例如：1968年冰情年 度是指1968年冬至1969年春这一时段，并且不论初冰日 出现在哪一年，都称入冬的头年的年号为冰期年度。
后来的几天，受大范围降雪和大风降温的共同影响， 渤海辽东湾海冰范围达到80～90海里，一般平整冰厚 15～25厘米，最大冰厚45厘米。海冰对港口设施、海上 交通运输和生产作业产生严重影响。
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第七章 海冰观测
海冰观测，可为冰情做预报，为海 港的海上工程、海事活动等提供重要的 冰情资料，以便采取有效的对策，防患 于未然。
浮冰运动参数和固定冰堆积状况、 范围观测
海冰监测系统
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第七章 海冰观测
第一节 海冰概况
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第七章 海冰观测
一、海水结冰与盐度
第一节 海冰概况
我国的海冰，大多数是海水冷却直接冻结而成， 也有少量是来自河流入海的淡水冰。
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第七章 海冰观测
一、海水结冰与盐度
淡水在4℃左右密度 最大，在0℃附近结 冰。 海水含有食盐等盐类， 其冰点和密度最大时 的温度，都比淡水低。 并且随盐度的增大而 降低。
当 盐 度 为 24.695 时 ， 最 大 密 度 值 的 温 度 和 结 冰 温 度 都 是 1.33℃。
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第七章 海冰观测
一、海水结冰与盐度
第一节 海冰概况
当海冰形成以后，大量的盐分从冰中缝隙出，因此 冰层以下的海水盐度要增大，这就使海水结冰更加困难了。
流走的盐分以卤汁的形式被包围在冰晶之间的空隙里 形成“盐泡”。结冰时，还将来不及逸出的气体包围在冰 晶之间，形成“气泡”。海冰实际上是淡水冰晶、卤汁和 气泡的混合物。
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第七章 海冰观测
第一节 海冰概况
二、海冰的类型
例如，固定冰是指与海岸、岛屿、海底冻结在一起的 冰盖。而浮冰与固定冰相反，浮在海面随风、浪、流漂移。
其中，大陆冰川或陆架冰滑入海洋后断裂而成的巨大 冰块中，露出海面的高度在五米以上的称为冰山。高度大 的可达几十米，长度可为几百米至几十公里。特大的冰山 就叫冰岛。
海冰使地球表面获取的太阳辐射能量显著减少，极 大地控制海洋与大气之间的热、能量、动量交换。其凝 结和融化过程中，关联的盐分和热量通量影响上层海洋 的密度结构。而密度结构随时间的变化导致深水层甚至 海底的结构变化，海水向赤道的静平流可使低盐度的冷 水从底部输送到两极地区。
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第七章 海冰观测
海冰的生消及数量多少，直接影响海况和海平面的 变化，又影响大气环流和气候。海冰，特别是冰山，对 航运和海洋资源开发的设施有很大的威胁。
第一节 海冰概况
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第七章 海冰观测
一、海水结冰与盐度
第一节 海冰概况
当盐度低于24.695时， 最大密度值的温度在冰 点以上，在上、下层海 水都给冷却到最大密度 时的温度以后，此时对 流停止，只要表面海水 继续冷却到冰点就可以 结冰了。
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第七章 海冰观测
一、海水结冰与盐度
第一节 海冰概况
当盐度高于24.695时，表面 海水虽冷却到冰点，但最大 密度值的温度均在冰点以下， 因此，接近冰点的表层水将 比下面的暖水重，这样，便 引起了上、下层冷暖水的对 流，从而减慢了海水降温， 只有上、下层海水混合至冰 点时，才能发生结冰现象。
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第七章 海冰观测
在冰情严重期，辽东湾北部沿岸港口基本处于封港 状态；素有“不冻港”之称的秦皇岛港冰情严重，港口 航道灯标被流冰破坏，港内外数十艘船舶被海冰围困， 造成航运中断， 锚地有40多艘船舶因流冰作用走锚；天 津港船舶进出困难，影响了海上施工船作业；黄海北部 大东港船舶航行受到影响；渤海海上石油平台受到流冰 严重威胁。
第七章 海冰观测
Chapter 7. Sea Ice Observation
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第七章 海冰观测 海冰是海洋中一切冰的总称，它包括由海水冻 结而成的咸水冰以及由江河入海带来的淡水冰， 也包括极地大陆冰川或山谷冰川崩裂滑落海中 的浮冰和冰山。
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第七章 海冰观测
海冰是全球气候系统的重要因子，覆盖世界海洋约 7%的区域。海冰在两极及高纬地区随季节变化。
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第七章 海冰观测
海冰观测要素/类别：浮冰观测、固定冰观测和冰山观测。
浮冰观测项目：冰量、密集度、冰型、表面特征、冰状、 流冰块大小、流冰方向和速度、冰厚及冰区边缘线。 固定冰观测项目：冰型和冰界。具体来说，有堆积量、 堆积高度、固定冰宽度和厚度。 冰山观测项目：位置、大小、形状、及漂流方向和速度。
1/7~1/10； • 尖顶冰山露出水面的高度，约为其总厚度的1/4~1/3；
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第七章 海冰观测
第一节 海冰概况
海冰的性质
海冰的比热较淡水冰大，但溶解潜热比淡水冰小。海 冰表面的热传导系数为淡水冰的1/3，但厚度不到一米时， 和淡水冰相似。
海冰的反射率为0.5~0.7，其抗压强度约为淡水冰的 3/4。
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第七章 海冰观测
第一节 海冰概况
四、海冰观测点的选择
海冰观测点的选择，主要有岸边和海区两个方面：
• 岸边测点应选择要既能观测到大范围的海冰情况，又能 代表测点周围视程内的海冰特征。一般要求为海面开阔， 海拔高度在10 m以上地点。要尽量利用灯塔、瞭望台 等高层建筑，以便能观测到航道、港湾锚地、海上建筑 物附近的海冰特征。同时也应考 虑观测作业方便、安全等条件。 测点选定后应测定海拔高度和 基线方向。
• 莲叶冰 • 堆积冰 • 多年冰 定的浮冰
• 灰冰 • 冰脊 • 灰白冰 • 冰丘 • 白冰 • 冰山
（厚冰）• 裸冰 • 雪帽冰
• 与海岸、 岛屿、海 底冻结在 一起的固 定冰
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第七章 海冰观测
第一节 海冰概况
三、冰期与冰情
冰期是指冰维持的时间，自出现冰之日起至冰消失、 不再出现之日止的这一时段(冰维持的时间) 。在此时段内 可以有无冰日。冰期反应了某海域的气候状况。
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第七章 海冰观测
第一节 海冰概况
二、海冰的类型
根据
海冰来源
• 海水冻结 而成的咸 水冰
• 江河入海 带来的淡 水冰
• 极地大陆 冰川或山 谷冰川崩 裂滑落海 中的冰山
根据
根据
根据
根据
发展阶段 海冰外貌 存在时间 运动形式
• 初生冰 • 平整冰 • 一年冰 • 随风、浪、
• 尼罗冰 • 重叠冰
流漂泊不
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第七章 海冰观测
一、海水结冰与盐度
第一节 海冰概况
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第七章 海冰观测
第一节 海冰概况
一、海水结冰与盐度
海冰的成长，首先向水平方向发展，再沿厚度方向延 伸，随着时间的推移，增长速度减慢。
最初生成的冰，是针状或薄片状的冰晶。大量冰晶的 聚集和凝结，或降雪落至海面不融化，就形成糊状和海棉 状的冰。在平静或有风浪的海面，糊状和海棉状的冰会进 一步冻结，分别形成冰皮或饼冰（莲叶冰）。这类冰再增 厚，便就形成灰冰和白冰。如有风、浪、流的作用，冰层 相互重叠堆积，形成重叠冰和堆积冰。
海冰对海上石油平台构成严重威胁
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第七章 海冰观测
2004至2005年冬季渤海及黄海北部的冰情冬季严 重冰情期间，辽东湾沿岸港口均处于封冻状态。受海冰 影响，中国海洋石油有限公司位于辽东湾的石油平台需 靠破冰船引航才能保证平台供给及石油运输。
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第七章 海冰观测
2006年，进入2月份，受寒潮影响，渤海海冰增长迅 速，辽东湾海冰范围从1月底的48海里发展到70多海里。 国家海洋环境预报中心首次启动《海冰灾害应急预案》， 及时向有关部委、海上生产运输部门以及受海冰影响的 沿海省(直辖市)人民政府等发布冰情警报，提请各有关单 位和部门，做好防冰减灾工作。
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第七章 海冰观测
第一节 海冰概况
二、海冰的类型
根据各种海冰特征，国际上对冰型分类有多种。分类依 据有生长过程、表面特征、晶体结构、固定形态、密集度、 融解过程、相对动态等多种分类。
• 按发展阶段，可分为初生冰、尼罗冰、饼冰、初期冰、 一年冰和老年冰6大类；
• 按运动状态可分为固定冰和浮冰两大类。固定冰与海岸、 海底或岛屿冻结在一起，能随海面升降，从海面向外可 延伸数米或数百千米；浮冰漂浮在海面，随着海面风向 和海流向各处移动。
最早出现冰的日期叫初冰日，用某月某日来表示。一 般来说，初冰日早，说明本年冷得早。入冬时，根据往年 和本年的天气情况，提前注视海面，以防误测初冰日，在 一个冰期内，初冰日只有一个。我国的初冰日，一般在11 月下旬～1月中旬。
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第七章 海冰观测
第一节 海冰概况
三、冰期与冰情
终冰日是指冰最后消失之日，也用“某月某日”来表 示。在一个冰期内终冰日也只能是一个。因此，观测时要 延长一定的时段。如果冰化了一段时期，后又出现冰，应 以最后终了的日期为准。我国海区的终冰日一般在2月下 旬至3月上旬之间。
第一节 海冰概况
三、冰期与冰情
冰期是与海冰的生成、发展、持续时间、分布及其活 动变化规律有关。海冰本身各要素随着有关的水文、气象、 地形等因素而发生各种变化。
在海冰观测中，把表达和描述冰情的许多术语通称 为冰情要素。一种冰情要素，只表达或描述冰一个侧面的 状况，冰情要素选取得越多，冰情的表达就越详细。同时， 不同的部门，根据不同的需要，冰情要素的选取也不完全 相同。
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第七章 海冰观测
第一节 海冰概况
三、冰期与冰情
在一冰期内，依据冰的发展分为三个或五个特征 期。 • 三个特征期是初冰期、严重(盛)冰期、消冰期； • 五个特征期是初冰期、封冰期、盛冰期、融冰期和
消冰期； 显然，各个特征冰期的冰情是有区别的，但是特
征冰期划分至今尚无统一的严格标准。
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第七章 海冰观测
在北大西洋纽芬兰附近，每年3-9月冰山最多，为保 证航运安全，自1913年起，美国和加拿大等国组织了 国际冰山巡逻队，用飞机、无线电、雷达等手段，侦查 报告冰山的地点和活动情况，发布冰山警报。60年代 以后，卫星、遥感技术可进行及时地、同步地和大范围 地监视冰山的活动。
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第七章 海冰观测
北冰洋中央和南极大陆周围 3-4米厚的多年冰
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第七章 海冰观测
2001年2月7-13日，渤海和黄海北部出现该年度最大 范围的海冰。辽东湾海冰距湾顶最大距离115海里，一般冰 厚15-25厘米，最大冰厚60厘米；渤海湾海冰距湾顶最大距 离约30海里，一般冰厚10-20厘米，最大冰厚35厘米；黄
海北部海冰距岸最大 距离约33海里，一 般冰厚10-20厘米， 最大冰厚30厘米。