白令海冰間湖變化規(guī)律及相應(yīng)的海洋過程研究.pdf

1、北極沿岸冰間湖對北極氣候和北冰洋的水體結(jié)構(gòu)以及生態(tài)系統(tǒng)起著重要作用,因此,能夠從海冰密集度中準(zhǔn)確地提取冰間湖信息并分析他們變化規(guī)律具有十分重要意義。本文利用圖像處理技術(shù)中的形態(tài)學(xué)方法提取衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)中的冰間湖信息,從而開發(fā)了一種新的冰間湖信息反演算法。利用上述方法分析白令海區(qū)域2003-2008年1-4月的AMSR-E日平均海冰密集度數(shù)據(jù),得到冰間湖或冰間水道內(nèi)日平均冰間水面積隨時間的演化,并將其與海冰密集度閾值75％方法相比。然后,研

2、究冰間湖內(nèi)日平均冰間水面積的季節(jié)和年際變化,計(jì)算冰間水海-氣界面的各種熱通量,討論他們的大小,以及冰間湖表面釋放凈熱通量的年際變化,同時分析海洋向大氣釋放的總能量和冰間水面積的相關(guān)性。此外,分別研究不同冰間湖區(qū)域的日平均冰間水面積變化規(guī)律,討論他們同研究區(qū)域內(nèi)總冰間水面積變化的相關(guān)性,并給出他們與日平均離岸風(fēng)速的滑動相關(guān)系數(shù),從而討論影響不同區(qū)域冰間水面積大小的因素。
　　利用2008和2009年3月份北白令海水文觀測數(shù)據(jù),研究觀

3、測區(qū)域內(nèi)冰下海水溫度和鹽度變化規(guī)律,從而討論冰間湖內(nèi)各種海洋過程。研究結(jié)果表明,由于冰間湖的存在,2008和2009都觀測到高鹽水,并且2008年的冰間湖比2009年的持續(xù)時間長,相應(yīng)地2008年冰間湖的產(chǎn)鹽量比2009年的多,造成2008的高鹽水的鹽度比2009年高。高鹽水核心區(qū)的空間分布在這兩年也有所不同,對于2008年在長期偏北風(fēng)作用下,觀測區(qū)域內(nèi)形成東南向流,將高鹽水向東南方向運(yùn)移,而對于2009年偏北風(fēng)作用時間不長,不能形成東

4、南向流,并且冰間湖的存在時間也不長,由它產(chǎn)生的高鹽水來不及向周圍海域遠(yuǎn)距離擴(kuò)散,主要停留在冰間湖范圍內(nèi)。另外,比較2009年航次中在冰間湖內(nèi)的兩次觀測結(jié)果,發(fā)現(xiàn)高鹽水的核心向圣勞倫斯島的西南方向轉(zhuǎn)移,這說明在偏北風(fēng)存在的初期,圣勞倫斯島南岸冰間湖區(qū)域內(nèi)的局地環(huán)流有可能主要由北風(fēng)引起的沿岸流和離岸流所控制。根據(jù)上述結(jié)果,討論冰間湖內(nèi)對流、平流和擴(kuò)散過程對當(dāng)?shù)厮奶卣鞯挠绊憽?br>　　為了進(jìn)一步全面理解冰間湖內(nèi)的各種物理過程,它在全球氣候

5、系統(tǒng)中的作用,需要實(shí)現(xiàn)冰間湖的數(shù)值模擬。本文將CICE海冰模式應(yīng)用到白令海區(qū)域,采用高分辨率(6.37km)網(wǎng)格,模擬2002年11月至2003年4月的海冰變化過程,模擬的海冰總面積和海冰密集度與AMSR-E/Aqua衛(wèi)星遙感結(jié)果吻合很好,其中兩者日平均海冰總面積在模擬期間的相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.97。模擬結(jié)果表明,東北風(fēng)將海冰向南輸運(yùn)在東西走向的海岸南部形成冰間湖,反映了潛熱冰間湖形成和演化的動力過程。對衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù),將海冰密集度小于75%