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我国海冰观测预报体系日趋完善

作者: 记者方正飞 来源:中国海洋报 时间:2018-11-21 打印本页

  进入11月,我国北方气温逐渐降低,渤海和黄海北部海冰即将再一次走进人们的视野。为了准确掌握海冰冰情,防御海冰灾害,自然资源部国家海洋环境预报中心和中国海洋学会海冰专业委员会日前在浙江舟山共同主持召开了2018年度海冰预测会商会。

  会议预测,20182019年冬季渤海及黄海北部冰情为常年略偏轻(2.5级),201811月底至12月上旬初冰,严重冰期为20191月中旬至2月上旬,3月中旬终冰。

  海冰是冬季影响我国北部海区最严重的自然灾害之一,对海岛民生、海上航运、港口作业、海洋工程和油气开采平台安全会造成较大影响。近年来,随着海洋科技的不断进步,我国海冰观测、监测、预报技术突飞猛进,在防御渤海和黄海北部海冰灾害,防灾减灾方面发挥着重要作用。

  海陆空天组成立体观测体系

  20世纪60年代,我国开始开展海冰观测工作,主要以现场观测为主。随着科技的进步,20世纪80年代后,我国开始采用岸基海冰观测雷达。

  国家海洋环境监测中心工程师马玉贤介绍,我国于1984年在鲅鱼圈台子山建立了雷达监测站,利用雷达成像技术对渤海的冰情进行长期观测研究。随着雷达监测技术的改进及数字图像处理技术的发展,海冰参数识别的准确性和可靠性均得到了很大提高。

  随着时间的推移,我国的海冰观测手段不断丰富。截至目前,我国搭建了互为补充、有机结合的海陆空海冰立体观测体系,包括现场观测、雷达观测、卫星遥感、航空遥感、台站观测、船舶观测、无人机观测等多种手段。

  预报中心预警室海冰组组长唐茂宁说:“观测手段各有优缺点,需要相互配合,相互补充。”。

  人工现场观测可以提供更为准确的海冰厚度、海冰光谱特征等详细信息,为研究渤黄海沿岸海冰发展特征提供第一手资料。但人工现场观测和破冰船观测一样,只能在事先选择的若干固定地点进行观测,观测范围有限。无人机观测覆盖面更广,监测范围更大,时间较为灵活,也更安全。

  现场观测和无人机观测都无法快速有效地获取海冰整体分布的范围和面积,而海洋卫星遥感技术不仅可以快速获取海冰整体的范围和面积,还可以反演得到海冰厚度和海冰密集度的信息。但光学卫星遥感观测受天气影响严重(微波和雷达卫星则不受天气影响),而且只有在卫星过境时才能进行观测,观测次数受限。岸基雷达观测范围比卫星遥感小,但雷达不受天气影响,可以实现长时间持续观测。

  科技进步带来的不仅是观监测手段的不断丰富,还有观测设备自身精度的不断提升。以卫星遥感技术为例。我国于2002年、2007年和2011年分别发射了海洋一号A、海洋一号B卫星和海洋二号A卫星。据国家卫星海洋应用中心高级工程师曾韬介绍,依靠这3颗卫星,我国具备了海冰全球观测能力,可实现南、北极海冰每日一次的观测,但3颗星未能有效组网,且全部为试验卫星,业务化的观测能力较低。

  20189月,我国发射了海洋一号C卫星,最高分辨率提高到50米,其辐射精度较之前的两颗水色试验星也大大加强,具备全球观测能力,可实现我国渤海海冰和南北极海冰每日一次观测,大大提高了观测能力和数据精度。

  丰富的观监测手段和观测设备的不断精进,能够收集更加准确的观测数据,为海冰预报模型的改进完善以及海冰预报结果的检验提供了重要依据,为准确地进行海冰预报提供了保证。

  数值预报结合历史统计分析

  早期我国海冰预报依靠人工经验,预报员以人工观测到的数据为基础,根据气温变化情况估算海冰发展速度,预测海冰的发展趋势,偏差较大。

  随着计算机技术的发展,我国开始使用数值预报技术,用高性能计算机做数值计算,预测未来一定时段的大气运动状态和天气现象,为研究海冰预报模式打下了良好的基础。

  我国的海冰计算模式和海冰预报方法的研究起步于20世纪80年代,国家海洋环境监测中心研发了我国第一个海冰数值计算模式,该模式主要预报辽东湾的海冰变化情况。此后预报中心研制了“粘-塑性中尺度海冰数值系统”,近几年国家海洋环境预报中心发展精细化海冰数值预报并拓展了工程海冰预报技术研究。海冰数值预报要融合分析大量常规观测、雷达观测、船舶观测、卫星遥感的海冰数据,制作海冰预报初始场,利用气象和海洋强迫场驱动海冰模式进行数值计算,计算未来冰情的演变,最后经过预报员的人工综合,再对外发布。

  唐茂宁介绍,历史统计分析预报是海冰数值模式预报的有益补充,历史统计分析预报能够进行长时间的趋势预报,可以根据目前海冰情况、天气情况,气温情况,预测未来一周内的海冰发展趋势,有效提高海冰预报的精度和时效。

  目前,预报中心海冰预报产品包括年度、月、旬、周冰情预报,海冰警报以及业务化预报和高分辨率、精细化数值预报产品,产品内容主要是以等值线表示的冰厚、密集度和冰速。

  海冰预报减灾任重道远

  据不完全统计,严重的和比较严重的海冰灾害大致每5年发生1次,而局部海区海冰灾害几乎年年都有发生。

  近年来,我国北方冬季气温偏高,渤海和黄海北部海冰冰情较常年明显偏轻,遭受的灾害损失较小。《2016年中国海洋灾害公报》显示,海冰灾害造成直接经济损失0.2亿元,《2017年中国海洋灾害公报》显示海冰灾害造成直接经济损失0.01亿元。但仍然不能放松海冰防御和预报工作。

  减灾中心调查评估部贾宁介绍,海冰主要造成4方面影响。一是对沿海养殖业的影响,一方面海冰会导致海水盐度变化、缺氧等使养殖物死亡,另一方面浮冰会割断养殖缆绳,致使网箱鱼类、扇贝等养殖产品遭受损失,养殖业损失是海冰灾害造成的最直接的经济损失;二是对渔港渔船的影响,冰期内,未上坞的渔船易受海冰切割磨损或撞击造成损坏;三是对海上交通的影响,海冰严重时,会封锁沿岸港口、海湾和航道,困住或阻挡进出港的船舶,影响正常的港口作业,甚至使海上交通运输中断;四是大型油轮和海上石油平台一旦被海冰撞损,会造成溢油事故。

  我国在海冰观测预报和防灾减灾等方面开展了大量卓有成效的工作,降低了海冰灾害对海上生产、交通运输和沿岸居民生活的影响,但观测手段和预报模式仍有待进一步提高,需要建设岸、岛、海上平台等在线业务化海冰观测网,并加大海冰预警报技术研发投入,使防抗海冰灾害的体系更加完善有力。


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