趙杰臣 張林 田忠翔 李明 惠鳳鳴 李春花 韓紅衛(wèi)

（1國(guó)家海洋局海洋災(zāi)害預(yù)報(bào)技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，國(guó)家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心，北京100081；2全球變化與地球系統(tǒng)科學(xué)研究院，北京師范大學(xué)，北京100875；3海岸和近海工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，大連理工大學(xué)，遼寧大連116024）

0 引言

南極海冰在全球氣候系統(tǒng)中扮演重要角色，其覆蓋范圍存在明顯的季節(jié)性變化，一般每年9月達(dá)到最大值（～1 900萬(wàn)km2），2月達(dá)到最小值（～400萬(wàn) km2）［1］。海冰的覆蓋范圍、密集度、厚度、類(lèi)型及其表面積雪深度季節(jié)性的變化影響著南大洋海-氣之間的熱量、動(dòng)量交換，同時(shí)海冰季節(jié)性的生消會(huì)改變海洋上層的鹽度分布，進(jìn)而影響到南極深層水的形成和全球大洋環(huán)流系統(tǒng)。羅斯海海域海冰范圍存在大尺度的季節(jié)變化，特別是位于羅斯冰架前緣和特拉諾瓦灣（Terra Nova Bay，圖1）的冰間湖的生成、維持和發(fā)展會(huì)對(duì)南極區(qū)域甚至全球氣候產(chǎn)生重要影響［2］，是國(guó)際上研究南極海-冰-氣相互作用的重點(diǎn)區(qū)域［3-5］。目前利用衛(wèi)星遙感可以獲取連續(xù)的海冰密集度數(shù)據(jù)，但海冰厚度的衛(wèi)星反演的技術(shù)還不成熟［6］，國(guó)際上關(guān)于羅斯海海冰觀(guān)測(cè)研究主要是基于衛(wèi)星遙感、船舶走航和飛機(jī)觀(guān)測(cè)等手段，另有少數(shù)工作是依靠人工鉆孔獲取冰厚［7-9］。中國(guó)關(guān)于羅斯海海冰的研究還很少［10］，南極海冰觀(guān)測(cè)研究工作主要集中在普里茲灣海域［11-16］。

2012年12月底中國(guó)第29次南極科學(xué)考察隊(duì)（簡(jiǎn)稱(chēng)29次隊(duì)）第一次赴羅斯海區(qū)域開(kāi)展科學(xué)考察活動(dòng)。本次考察的核心內(nèi)容是新考察站選址工作，預(yù)選區(qū)Ⅰ位于羅斯海外圍維多利亞地北緣，預(yù)選區(qū)Ⅱ位于羅斯海西側(cè)維多利亞地德里加爾斯基冰舌和華盛頓角之間的特拉諾瓦灣（圖1）。由于12月底預(yù)選區(qū)I海域海冰情況嚴(yán)重，29次隊(duì)新站選址考察活動(dòng)主要在特拉諾瓦灣開(kāi)展。本文主要分析羅斯海2012年12月至2013年3月南極羅斯海衛(wèi)星遙感海冰密集度分布和基于雪龍船的海冰走航觀(guān)測(cè)結(jié)果。通過(guò)分析走航觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)可以驗(yàn)證衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)在該區(qū)域的準(zhǔn)確性，幫助我們更好地了解不同衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)在海冰預(yù)報(bào)服務(wù)方面的適用性和可信度。兩處預(yù)選區(qū)和航線(xiàn)上海冰的范圍、密集度、厚度等參數(shù)的分析可以使我們了解羅斯海不同區(qū)域海冰的時(shí)空變化特征，為中國(guó)南極考察隊(duì)制定后續(xù)羅斯?？瓶加?jì)劃和雪龍船規(guī)劃該海域冰區(qū)航線(xiàn)提供重要參考信息，同時(shí)也為該區(qū)域的海冰預(yù)報(bào)工作提供重要數(shù)據(jù)支撐。

圖1 羅斯海和特拉諾瓦灣的地理位置Fig.1.The locations of Ross Sea and Terra Nova Bay

1 數(shù)據(jù)和方法

本文計(jì)算海洋密集度氣候態(tài)分布的衛(wèi)星數(shù)據(jù)來(lái)自美國(guó)雪冰中心提供的海冰密集度數(shù)據(jù)（Nimbus-7 SMMR and DMSP SSM／I Passive Microwave Data）［17］，分辨率為 25 km，該數(shù)據(jù)空間跨度為 1978年10月至今，有較好的連續(xù)性，適合用來(lái)研究海冰大尺度氣候態(tài)分布。與走航觀(guān)測(cè)對(duì)比的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，來(lái)自德國(guó)不來(lái)梅大學(xué)提供的海冰密集度數(shù)據(jù)AMSR2（原始分辨率6.25 km）和 SSMIS（原始分辨率13.2×15.5 km，插值處理為 6.25 km）［18］，這兩種數(shù)據(jù)空間分辨率高，適合作為海冰預(yù)報(bào)服務(wù)的參考數(shù)據(jù)。

基于雪龍船的海冰走航觀(guān)測(cè)參考ASPeCt（Antarctic Sea ice Processes and Climate）的船基海冰觀(guān)測(cè)手冊(cè)［19］。主要觀(guān)測(cè)要素包括海冰密集度、海冰厚度、冰上積雪厚度、浮冰類(lèi)型、尺寸等，觀(guān)測(cè)頻率為0.5 h一次。海冰密集度觀(guān)測(cè)方式主要是目測(cè)估計(jì)海冰覆蓋區(qū)域所占比例；浮冰尺寸是以雪龍船或其他已知長(zhǎng)度物體為參照物對(duì)比估計(jì)得到；海冰厚度觀(guān)測(cè)是通過(guò)雪龍船破冰前進(jìn)時(shí)翻起的浮冰塊，與船側(cè)設(shè)置的已知直徑參照物對(duì)比，來(lái)估計(jì)其厚度，雪厚也通過(guò)類(lèi)似方法得到［20］。本文中分析走航觀(guān)測(cè)結(jié)果時(shí)提到的時(shí)間均為世界時(shí)（UTC）。

2 羅斯海衛(wèi)星遙感海冰密集度

本文中衛(wèi)星遙感海冰密集度的分析區(qū)域?yàn)?50°E—140°W。圖2是2012年12月—2013年3月各月平均的海冰密集度分布。2012年12月羅斯海的月平均海冰外緣線(xiàn)位于62°S附近，在羅斯冰架前已出現(xiàn)大面積的冰間湖，特拉諾瓦灣為5成密集度的海冰覆蓋（圖2a）。2013年1月海冰融化迅速，海冰外緣線(xiàn)退縮至65°S，冰間湖的最北界擴(kuò)展至70°S，180°經(jīng)度線(xiàn)附近出現(xiàn)4成低密集度浮冰區(qū)，特拉諾瓦灣出現(xiàn)開(kāi)闊水域（圖2b）。2013年2月羅斯海180°以西海域除沿岸存在少量的浮冰外，基本為開(kāi)闊水域，而180°以東海域海冰融化較慢，仍然存在5—8成密集度的浮冰區(qū)，特拉諾瓦灣基本為開(kāi)闊水域（圖2c）。2013年3月羅斯海海冰開(kāi)始重新凍結(jié)，海冰從羅斯冰架向外擴(kuò)張且增長(zhǎng)迅速，70°S以南基本被4—7成海冰覆蓋，特拉諾瓦灣海冰密集度為4成左右（圖2d）。

圖3是羅斯海12—3月的氣候態(tài)海冰密集度分布。和氣候態(tài)海冰密集度分布相比，羅斯海2012年夏季海冰外緣線(xiàn)和范圍差別不大，但某些海域的海冰密集度相差較大。

對(duì)于預(yù)選區(qū)Ⅰ，2012年12月其外海海冰密集度為9成以上（圖2a），而12月份該位置的氣候態(tài)海冰密集度在6—8成之間（圖3a）。2012年1月預(yù)選區(qū)Ⅰ外海海冰范圍減少，但密集度仍維持在9成以上，和氣候態(tài)密集度比仍偏高1—3成（圖2b，圖3b）。2013年2月預(yù)選區(qū)Ⅰ外仍有南北向?qū)捈s400 km的密集度為8—10成的海冰覆蓋（圖2c），而2月份的氣候態(tài)數(shù)據(jù)顯示該處只有南北向?qū)捈s200 km的5—7成密集度浮冰區(qū)（圖3c）。2013年3月預(yù)選區(qū)Ⅰ外海海冰已開(kāi)始凍結(jié)，并明顯向外擴(kuò)張，但氣候態(tài)數(shù)據(jù)中3月該區(qū)域海冰和2月份相比基本維持原狀，并無(wú)明顯凍結(jié)（圖2d，圖3d）。

對(duì)于預(yù)選區(qū)Ⅱ，2012年12月—2013年3月其外海即特拉諾瓦灣的海冰變化和氣候態(tài)情況基本符合，但和3月份氣候態(tài)情況比較，2013年3月羅斯海海冰明顯凍結(jié)擴(kuò)張較快。由此可見(jiàn)，羅斯海海冰密集度和范圍具有明顯的年際變化。

由以上對(duì)比分析可知，12月中下旬羅斯冰架前海域已經(jīng)出現(xiàn)大面積的開(kāi)闊水域，羅斯海西側(cè)海域是南北向?qū)捈s1 000 km的5—9成密集度浮冰區(qū)。1月和2月份羅斯海大部為開(kāi)闊水域。3月初特拉諾瓦灣區(qū)域海冰開(kāi)始凍結(jié)，至3月下旬海冰將覆蓋整個(gè)羅斯海海域。

圖2 羅斯海海域2012年12月（a）、2013年1月（b）、2013年2月（c）、2013年3月（d）月平均海冰密集度分布圖.其中圓圈所在位置為預(yù)選區(qū)I，三角所在位置為預(yù)選區(qū)ⅡFig.2.Monthly averaged sea ice concentration of Ross Sea in Dec 2012（a）and Jan（b），F(xiàn)eb（c），Mar（d）2013.The circles and triangles represent Proposed Site IandⅡ，respectively

圖3 羅斯海海域12月份（a）、1月份（b）、2月份（c）、3月份（d）海冰密集度1978—2012年氣候態(tài)平均值分布圖.其中圓圈所在位置為預(yù)選區(qū)I，三角所在位置為預(yù)選區(qū)ⅡFig.3.Sea ice concentration climatology of Ross Sea in Dec 2012（a）and Jan（b），F(xiàn)eb（c），Mar（d）2013.The circles and triangles represent Proposed Site I andⅡ，respectively

3 羅斯海海冰走航觀(guān)測(cè)

29次隊(duì)于2012年12月中旬離開(kāi)中山站，前往羅斯海進(jìn)行科學(xué)考察活動(dòng)，12月26日雪龍船航行至170°E，開(kāi)始進(jìn)入羅斯海浮冰區(qū)。29日上午行駛至72°30′S，進(jìn)入羅斯海開(kāi)闊水域，之后29日夜間在169°40′E，74°30′S遇到一條東西向?qū)捈s 150 km的浮冰帶，30日凌晨雪龍船進(jìn)入特拉諾瓦灣開(kāi)闊水域，到達(dá)預(yù)定考察區(qū)域（圖4）。雪龍船在羅斯海冰區(qū)航行期間開(kāi)展了海冰密集度、厚度、浮冰類(lèi)型等要素的連續(xù)走航觀(guān)測(cè)。

圖5a是海冰密集度隨時(shí)間的觀(guān)測(cè)結(jié)果。12月26日，雪龍船到達(dá)羅斯海浮冰區(qū)外緣，26日下午雪龍船航線(xiàn)海冰密集度在4—9成之間（日平均為7成左右），其中在 27日凌晨 2：00，在 175°06′E，67°51′S附近海域觀(guān)測(cè)到1—2成的低密集度區(qū)域。27日，雪龍船周?chē)暮１芗却蠖荚?—10成之間，大部分為9—10成，日平均密集度在8成以上。28日，雪龍船駛?cè)氲秃１芗群Ｓ?，觀(guān)測(cè)到的密集度大約在2—7成之間，平均密集度為6成，但不同時(shí)間段的海冰分布不均勻，密集度差異較大。29日雪龍船進(jìn)入開(kāi)闊水域，29日晚行駛至 167°35′E，74°24′S遇到一條浮冰帶，密集度平均5成左右，30日凌晨雪龍船進(jìn)入特拉諾瓦灣開(kāi)闊水域。

圖4 羅斯海海冰走航觀(guān)測(cè)路線(xiàn)圖.底圖為2012年12月27日SSMIS衛(wèi)星遙感密集度數(shù)據(jù)，圓圈所在位置為預(yù)選區(qū)ⅡFig.4.Track of ship-based sea ice observation in Ross Sea.The basemap is sea ice concentration derived from SSMISon 27 Dec.2012.The circle represents Proposed SiteⅡ

圖5 羅斯海海冰密集度、厚度、主要浮冰尺寸、冰上積雪厚度走航觀(guān)測(cè)結(jié)果.實(shí)線(xiàn)為日平均值Fig.5.Total ice concentration，thickness，dominant floe size，snow depth derived from ship-based sea ice observations in Ross Sea.Solid lines are dailymean results

走航觀(guān)測(cè)中對(duì)占主要成數(shù)的浮冰的尺寸和大?。ㄖ饕”叽纾┻M(jìn)行了記錄，觀(guān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖5b。12月26日主要的浮冰尺寸在2—20 m之間，為塊浮冰（Ice Cake），27日主要浮冰尺寸在20—100 m之間，為小浮冰（Small Floe），28日航線(xiàn)上不同時(shí)間段內(nèi)海冰密集度差異大，主要浮冰尺寸差異也很大。早上6：00在 178°55′E，70°17′S附近觀(guān)測(cè)到尺寸大于10 km的巨型浮冰（Giant Floe），至晚上 18：00前，航線(xiàn)附近觀(guān)測(cè)到的主要浮冰尺寸大都在500 m以上，之后浮冰尺寸基本在2—20 m之間，當(dāng)日航線(xiàn)上平均尺寸達(dá)到100—500 m。29日夜間遇到的浮冰帶，主要為尺寸小于100 m的塊浮冰和小浮冰。

海冰厚度是海冰的重要參數(shù)，目前仍較難利用衛(wèi)星大范圍獲取，現(xiàn)場(chǎng)觀(guān)測(cè)是獲取冰厚數(shù)據(jù)的最重要手段。圖5c是雪龍船在羅斯海的冰厚走航觀(guān)測(cè)結(jié)果。12月26日，海冰厚度在80—120 cm，平均冰厚95 cm。27日雪龍船進(jìn)入高密集度浮冰區(qū)，海冰厚度在80—140 cm之間，平均冰厚109 cm，觀(guān)測(cè)到的最大冰厚為170 cm。28日，在低密集度浮冰區(qū)航行，觀(guān)測(cè)到的海冰厚度在60—120 cm，平均冰厚96 cm，29日夜間在 169°40′E，74°30′S遇到的長(zhǎng)條狀浮冰帶平均冰厚90 cm。走航觀(guān)測(cè)時(shí)對(duì)冰脊占海冰面積的成數(shù)進(jìn)行了記錄，整個(gè)航線(xiàn)上冰脊的面積在3成以下，平均值為約1成，僅在29日晚167°35′E，74°24′S的浮冰帶處觀(guān)測(cè)到6成的冰脊。冰脊會(huì)對(duì)海冰的厚度有一定影響［7］。

羅斯海浮冰區(qū)航段內(nèi)海冰上均有積雪覆蓋，但厚度不一，如圖5d所示。26日積雪主要在10—15 cm，27日觀(guān)測(cè)到的積雪范圍較大，在10—30 cm之間，日平均為18 cm。28日最大積雪為30 cm，但大部分在10—20 cm之間，日平均值為15 cm。29日夜間在 169°40′E，74°30′S浮冰帶觀(guān)測(cè)到的積雪厚度在15—20 cm之間。

國(guó)外學(xué)者利用ASPeCt計(jì)劃收集的歷史走航觀(guān)測(cè)資料分析發(fā)現(xiàn)羅斯海年平均的海冰密集度為7成，平整冰厚度為84 cm。春季平均海冰密集度為9成，大部分海冰厚度小于100 cm，主要為60—80 cm。夏季平均海冰密集度為5成，厚度超過(guò)100 cm海冰增加，平整冰厚度約112 cm，有較多海冰厚度達(dá)2—3 m［7］。夏季羅斯海較厚海冰多是由阿蒙森海和別林斯高晉海輸運(yùn)而來(lái)，通常分布在羅斯海東側(cè)，而羅斯海西側(cè)一般為相對(duì)較薄的海冰覆蓋。本文走航觀(guān)測(cè)路線(xiàn)在羅斯海西側(cè)，觀(guān)測(cè)到的海冰密集度平均值為5成，和前人結(jié)論相符，海冰厚度平均值為100 cm，略低于上述的全羅斯海冰厚平均值。

為了解AMSR2和SSMIS衛(wèi)星遙感資料在羅斯海區(qū)域的準(zhǔn)確性和適用性，本文利用此次走航觀(guān)測(cè)的海冰密集度和衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比分析（圖6）。冰區(qū)航行時(shí)雪龍船船速大約10 Kn（～18 km／h），走航觀(guān)測(cè)頻率為0.5 h，對(duì)走航觀(guān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑，得到～18 km范圍的平均走航觀(guān)測(cè)值（圖6中*）。AMSR2和SSMIS產(chǎn)品空間分辨率為6.25 km，取雪龍船位置處最接近的網(wǎng)格求平均值，得到～18 km×18 km范圍的平均衛(wèi)星密集度值（圖6中實(shí)線(xiàn)、虛線(xiàn)）。在浮冰區(qū)邊緣，26日12：00（66°39′S）和29日 00：00（72°25′S）衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)均低估了海冰密集度值，其中AMSR2產(chǎn)品低估了約3—5成，而SSMIS產(chǎn)品低估了約1—3成。在浮冰區(qū)內(nèi)部，26—28日（66°39′S—72°25′S）衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)高估了大部分區(qū)域的海冰密集度值，在 27—28日（67°56′S—69°55′S）密集度大于8成的高密集度區(qū)域，兩種衛(wèi)星產(chǎn)品和觀(guān)測(cè)值符合較好，高估約1成左右。但在27日凌晨（67°49′S—67°55′S）和 28日（69°56′S—71°30′S）密集度小于7成的低密集度區(qū)域，衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)和走航觀(guān)測(cè)結(jié)果差別較大，AMSR2產(chǎn)品高估了約2—5成，而SSMIS產(chǎn)品高估了約3—6成，和SSMIS產(chǎn)品相比，AMSR2產(chǎn)品在此低密集度區(qū)域的部分位置和現(xiàn)場(chǎng)觀(guān)測(cè)吻合更好。衛(wèi)星密集度數(shù)據(jù)偏高的原因可能和夏季浮冰區(qū)存在較多冰間水道或開(kāi)闊水域，而衛(wèi)星遙感資料由于分辨率所限，無(wú)法分辨有關(guān)。另外雪龍船在冰區(qū)航行時(shí)會(huì)盡量選擇視線(xiàn)內(nèi)的低密集度冰區(qū)或水道前進(jìn)，這也會(huì)造成人工觀(guān)測(cè)時(shí)低估該區(qū)域的海冰密集度。整體上看，AMSR2和SSMIS兩種產(chǎn)品能較好反映航線(xiàn)上海冰狀況，與走航觀(guān)測(cè)結(jié)果比平均偏差分別為1.5成和2成，AMSR2產(chǎn)品與走航觀(guān)測(cè)結(jié)果符合更好。AMSR2產(chǎn)品的原始分辨率為6.25 km，而SSMIS產(chǎn)品的原始分辨率為 13.2 km×15.5 km，經(jīng)過(guò)差值處理成6.25 km，這應(yīng)該是AMSR2能更好分辨現(xiàn)場(chǎng)海冰狀況的原因。因此在為雪龍船提供海冰預(yù)報(bào)幫助其選擇航線(xiàn)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮分辨率高的AMSR2產(chǎn)品。

走航觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示海冰密集度和主要浮冰尺寸有一定對(duì)應(yīng)關(guān)系，將兩者做6 h平均濾掉高頻信號(hào)，利于對(duì)比分析（圖7）。12月26日中午至27日中午雪龍船航線(xiàn)上密集度從5成左右增大至近10成，主要的浮冰類(lèi)型由尺寸為2—20 m的塊浮冰變?yōu)槌叽鐬?0—100 m的小浮冰。27日中午至28日中午密集度降低至4成，而海冰尺寸增大到500—2 000 m的大浮冰。28日中午至夜間密集度增加至9成，而浮冰尺寸減小至小浮冰。29日凌晨密集度再減小至4成，浮冰尺寸也減小為塊浮冰。分析圖7可知，羅斯海浮冰區(qū)中部浮冰尺寸最大，向南、北兩側(cè)依次減小為中浮冰、小浮冰、塊浮冰。而浮冰尺寸最大的中部區(qū)域?qū)?yīng)著最低密集度區(qū)域，高密集度區(qū)域浮冰一般為較小尺寸的小浮冰和塊浮冰。

雪龍船的破冰能力是1.1 m厚的冰層（含20 cm的積雪）。26—30日羅斯海浮冰區(qū)冰雪總厚度在80—160 cm之間，航線(xiàn)平均值為117 cm，大部分時(shí)間的總厚度都超過(guò)1.1 m，但由于航線(xiàn)上主要以塊浮冰和小浮冰為主，因此雪龍船仍能以平均9 Kn的航速破冰前進(jìn)（圖8）。雪龍船船速也同樣受到海冰密集度和主要浮冰尺寸的影響，12月27日中午12：00船速降低至2—5 Kn，應(yīng)該和該區(qū)域海冰密集度達(dá)9—10成有關(guān)，而28日中午12：00雪龍船周邊海冰密集度僅有3—5成，但船速低至4 Kn左右，這可能是因?yàn)樵搮^(qū)域的浮冰是尺寸達(dá)2 km及以上的大尺寸巨型浮冰（圖5），造成雪龍船破冰時(shí)阻力變大，船速下降。

圖6 航線(xiàn)上海冰密集度觀(guān)測(cè)值和AMSR2、SSMIS的比較Fig.6.Sea ice concentration derived from ship-based observations and AMSR2，SSMIS

圖7 6 h平均的海冰密集度和主要浮冰尺寸對(duì)比圖Fig.7.Six-hour averaged ice concentration and floe size

圖8 海冰厚度、冰上積雪厚度和雪龍船船速對(duì)比結(jié)果Fig.8.Sea ice thickness，snow depth，and the speed of R／V XUE LONG icebreaker

4 特拉諾瓦灣海冰情況

特拉諾瓦灣全年都存在明顯的冰間湖，即使在南半球冬季，當(dāng)其他區(qū)域被海冰覆蓋的時(shí)候，此處仍存在開(kāi)闊水域（圖9）。該冰間湖年平均范圍在900—8 000 km2之間，存在明顯的季節(jié)變化和年變化［8］，在南半球冬季的5—10月份，在該冰間湖離岸100—200 km處存在一條平行于岸線(xiàn)的高密集度海冰帶［21］。沿南極大陸橫貫山脈下泄的強(qiáng)烈的下降風(fēng)氣流是特拉諾瓦灣冰間湖形成的主要原因，東向的下降風(fēng)將此區(qū)域的海冰吹離岸邊，而從大陸冰架延伸入海的德里加爾斯基冰舌（Drygalski Ice Tongue）又阻止了其他區(qū)域的海冰沿岸北上補(bǔ)給到特拉諾瓦灣，這樣此冰間湖就能長(zhǎng)時(shí)間維持［22］。這種機(jī)制同時(shí)使特拉諾瓦灣成為“造冰工廠(chǎng)”，其在冬季向外輸送的海冰有 8.7 km3／month［23］。

意大利祖凱利站（預(yù)選區(qū)Ⅱ以北25 km處）氣象觀(guān)測(cè)資料顯示，特拉諾瓦灣的下降風(fēng)主要發(fā)生在南半球冬季的4—10月份，單次下降風(fēng)的持續(xù)時(shí)間一般為1—3 h，但在6—9月份有時(shí)會(huì)持續(xù)7 h以上，風(fēng)速通常在25—56 m／s之間，風(fēng)向主要為西-西西北方向。2005年該站點(diǎn)曾觀(guān)測(cè)到的一次持續(xù)時(shí)間達(dá)40 h的下降風(fēng)事件，其中25 m／s以上風(fēng)速持續(xù)近30 h［5］。由此可見(jiàn)該區(qū)域存在少見(jiàn)的非常強(qiáng)烈的下降風(fēng)現(xiàn)象。這種氣象狀況是冬季特拉諾瓦灣海冰外輸和冰間湖維持的關(guān)鍵因素，但同時(shí)如此惡劣的自然條件也會(huì)對(duì)該區(qū)域的冬季考察作業(yè)安全造成威脅和挑戰(zhàn)。

圖9 特拉諾瓦灣海冰分布衛(wèi)星圖像.三角所在位置為預(yù)選區(qū)Ⅱ.圖像來(lái)源：Aqua-Modis，2007.10.16，NASAFig.9.The satellite image of Terra Nova Bay.The Triangle represents Proposed SiteⅡ Image from Aqua-Modis，Oct 16，2007，NASA

5 結(jié)論

羅斯海海冰年際變化大，不同年份海冰的外緣線(xiàn)、范圍、密集度都有較大差別，根據(jù)2012年夏季海冰密集度和氣候態(tài)海冰密集度數(shù)據(jù)分析，12月份羅斯冰架前會(huì)出現(xiàn)大面積冰間湖，羅斯海海冰密集度減小，中下旬開(kāi)始出現(xiàn)小于6成的區(qū)域，雪龍船可以選擇于此時(shí)間段進(jìn)入羅斯海。1月中旬羅斯海出現(xiàn)開(kāi)闊水道，至2月份羅斯海西側(cè)大部分海域均沒(méi)有海冰覆蓋，利于雪龍船航行和進(jìn)行大洋科考作業(yè)。3月上旬新冰開(kāi)始大量形成，至下旬整個(gè)海域基本為浮冰覆蓋，雪龍船應(yīng)不晚于3月中上旬撤離羅斯海。與1978—2012年的氣候平均值相比，觀(guān)測(cè)區(qū)域在2012年夏季海冰密集度偏大1—3成。

從羅斯海航段走航觀(guān)測(cè)情況來(lái)看，12月26—30日航線(xiàn)平均海冰密集度在5成以上，平均海冰厚度在100 cm左右，其中27日雪龍船在浮冰區(qū)中部（67°41′S—69°37′S）的海冰密集度（8成以上）、海冰厚度（約110 cm）、積雪厚度（約18 cm）均最大，主要為小浮冰（20—100 m）。整個(gè)航段浮冰尺寸主要為較小的塊浮冰和小浮冰。28日在178°55′E，70°17′S附近遇到較大尺寸浮冰，但該區(qū)域密集度只有4成，為整個(gè)航段最低值。

和走航觀(guān)測(cè)到的海冰密集度相比，AMSR2和SSMIS均能較好地反映航線(xiàn)上的海冰狀況，AMSR2符合更好，整條航線(xiàn)上平均偏差分別為1.5成和2成。在為雪龍船提供海冰預(yù)報(bào)服務(wù)時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮AMSR2衛(wèi)星海冰密集度數(shù)據(jù)。

本航次中由于大部分海域均為尺寸較小的塊浮冰和小浮冰，雪龍船航速并未受到冰雪厚度的影響，而高海冰密集度和大尺寸浮冰在某些海域?qū)剿儆休^大影響。

特拉諾瓦灣海域存在少見(jiàn)的強(qiáng)下降風(fēng)現(xiàn)象，造成該海域海冰持續(xù)向外輸運(yùn)，形成常年存在的冰間湖。這種惡劣的氣象狀況會(huì)對(duì)在該海域進(jìn)行科學(xué)考察活動(dòng)，特別是船舶和飛機(jī)的科考作業(yè)造成威脅。

致謝 感謝29次隊(duì)曲探宙領(lǐng)隊(duì)、雪龍船王建忠船長(zhǎng)和全體船員對(duì)海冰走航觀(guān)測(cè)工作的支持；感謝大連理工大學(xué)程鵬和中國(guó)海洋大學(xué)郭桂軍、張慶力在現(xiàn)場(chǎng)觀(guān)測(cè)方面給予的合作和幫助；感謝武漢大學(xué)南極測(cè)繪中心艾松濤和謝蘇銳博士給予的指導(dǎo)和幫助。

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