为了海冰厚度测量更准确

 

来源:中国海洋报  发布时间:2016-12-21  [打印本页] [关闭窗口]

    海冰厚度是研究海冰最重要的参数之一。与测量海冰范围和面积相比,海冰厚度是更难测量的参数。

 

  目前,虽然有现场观测、仰视声呐、走航观测、电磁感应、卫星遥感等多种方法广泛应用到海冰厚度信息获取,但只有卫星测高方法可以连续获得半球尺度海冰厚度信息。

 

  在冰站作业时,来自武汉大学的考察队员季青利用手持GPS、雪叉、便携显微镜、多光谱辐射计、数码相机、钢尺等仪器设备对海冰表面积雪特征进行观测,了解海冰及表面积雪的基本环境信息,为开展北极大尺度冰雪环境遥感反演研究提供现场观测资料和验证数据。

 

季青(左)正在和队友进行科考作业

 

  季青介绍说,准确获得北极海冰厚度及其变化信息,不仅有助于开展北极地区乃至全球气候变化、环境变化、生态安全等研究,还对海洋资源开发、海上交通航运、极地考察等具有重要的现实意义。

 

    卫星测高技术前景看好

 

  长期以来,传统的被动微波遥感观测虽然可以提供北极海冰范围和面积的长期变化趋势,但由于缺少钻孔测量、仰视声呐、电磁感应等现场观测数据,造成我国对北极海冰厚度的认知非常有限。

 

  随着卫星遥感技术不断发展,科研人员开始采用卫星遥感技术测量北极海冰变化的范围和面积,同时更加关注北极海冰的立体结构,特别是海冰的厚度。2003年,英国学者首次将卫星测高方法引入到海冰厚度探测。

 

  “卫星测高技术的出现,为研究北极大尺度海冰厚度,进而深入认识海冰变化及其与全球气候变化的关系提供了重要的手段。”季青表示,海冰厚度卫星测高方法是一种极具发展前景的估算方法,如何发展和应用该方法,减小其估算的不确定性,以获得可靠的、持续的海冰厚度及变化信息,成为当前海冰变化研究的热点和难点。

 

    现场测量仍不可或缺

 

  目前,国际上现有海冰厚度卫星测高估算算法有较大差异,主要因为各国对北极海冰的出水高度、积雪厚度、海冰密度、积雪密度和海水密度等算模型参数的不确定性。

 

  北冰洋海冰表面广泛存在着积雪覆盖,如同一层盔甲,积雪密度和积雪含水量直接影响了卫星遥感探测的物理过程,对于海冰厚度卫星测高反演具有重要影响。因此,通过对积雪粒径、冰雪密度和含水量的现场观测,有助于更好地认识冰表积雪的物理特性,进而提高对北极海冰冰情遥感反演和数值预报的精度。

 

  “开展北极海冰表面积雪特征的调查,认识特征海域海冰—积雪—大气的变化过程,不仅可为深入开展北极大尺度冰雪遥感反演研究提供现场观测资料支持,还可以为全面获取北冰洋海冰冰情信息提供依据和参考。”季青说。

 

    极寒天气中的拼搏

 

  自从北极考察队开展冰站作业以来,季青就进入了繁忙的工作节奏之中,通过现场人工观测记录结合样本分析的手段来观测积雪粒径、冰雪密度和含水量。一方面利用便携电子显微镜对冰表雪层的雪粒径进行观测,获取雪粒径形状和大小等特征;另一方面利用雪叉和雪筒等仪器对积雪表面及雪坑剖面积雪密度和积雪含水量进行测定,并采集了GPS点位信息、气温风速、雪温等环境背景观测信息。

 

  确定观测点位、实施积雪特征观测,详细记录观测数据……在呼啸的寒风中,季青左手拿着电脑,右手握着观测设备,动作干净利落、一气呵成。为了操作设备,季青常常脱去防寒手套,不一会儿,他的双手就被寒风吹得失去知觉,手指也很难弯曲,经常“泪流满面”。一天下来,季青常常累得双腿打颤,汗水浸湿了衣裤,双脚却冻得冰凉。

 

  尽管工作辛苦,但季青却觉得很值得。“通过北极海冰现场测量,不仅可以建立北极冰雪环境卫星遥感模型,还可以为卫星的估算结果提供验证。”季青说,“通过现场测量,如果可以使对北极海冰模型参数数据精确一毫米,就可能使卫星估算精度前进一大步。”