2015／2016年冬季膠州灣冰情特征分析

袁本坤，王瑋，黎舸，焦艷，鐘山，孫青

（1.國家海洋局北海預報中心 青島 266061；2.山東省海洋生態(tài)環(huán)境與防災減災重點實驗室 青島 266061；3.青島市海洋與漁業(yè)局 青島 266071）

2015／2016年冬季膠州灣冰情特征分析

袁本坤1，2，王瑋3，黎舸1，2，焦艷1，2，鐘山1，2，孫青1，2

（1.國家海洋局北海預報中心 青島 266061；2.山東省海洋生態(tài)環(huán)境與防災減災重點實驗室 青島 266061；3.青島市海洋與漁業(yè)局 青島 266071）

因受陸地影響顯著且鹽度較低以及地理位置相對偏北，膠州灣每年冬季都有不同程度的結冰現(xiàn)象。文章利用衛(wèi)星遙感和岸基監(jiān)測所獲取的冰情數(shù)據(jù)并結合歷史資料，對2015／2016年冬季膠州灣的冰情進行綜合分析，給出了該海域2015／2016年冬季的冰日、冰期、冰型、冰厚、海冰表面特征、浮冰密集度和結冰范圍以及浮冰流向流速、地理分布等冰情基本特征。

海冰；海洋監(jiān)測；防災減災

1 引言

膠州灣資源豐富、區(qū)位條件優(yōu)越，是大自然賦予青島的寶庫［1］，被譽為青島的“母親灣”。受氣象、水文和地理條件影響，膠州灣每年冬季都有不同程

度的結冰現(xiàn)象［2］，使各類海上設施、經(jīng)濟活動和群眾生活等受到影響甚至造成災害。海冰是膠州灣主要海洋災害之一［3］。

本文利用衛(wèi)星遙感和岸基監(jiān)測所獲取的各類冰情數(shù)據(jù)，對2015／2016年冬季膠州灣冰情進行綜合分析，給出冰情基本特征。

2 研究區(qū)域概況

膠州灣位于黃海中部、山東半島南岸，是一個近似橢圓形的半封閉式海灣［4］；其南部灣口以青島市市南區(qū)的團島頭與黃島區(qū)的薛家島腳子石之間的連線為界與黃海相通［5］，環(huán)灣地帶均為青島市行政轄區(qū)。

根據(jù)國家海洋局北海分局調查，膠州灣海域面積為367 k m2（2012年）［6］。

3 數(shù)據(jù)來源

本文所用冰情數(shù)據(jù)主要包括國家海洋局北海預報中心2015／2016年冬季膠州灣海冰岸基監(jiān)測資料、國家衛(wèi)星海洋應用中心2015／2016年冬季海洋衛(wèi)星（H Y-1／1 A）膠州灣海冰遙感數(shù)據(jù)、中國資源衛(wèi)星應用中心2015／2016年冬季環(huán)境小衛(wèi)星（H J-1 A／1B）和高分一號（G F-1）膠州灣海冰遙感數(shù)據(jù)。此外，為更加準確地分析2015／2016年冬季膠州灣海域的冰情特征，本文還參考部分已有研究成果或文獻給出的歷史數(shù)據(jù)。

4 冰情特征

4.1 冰日與冰期

4.1.1 冰日

海冰冰日是指結冰海區(qū)海冰的初冰日、嚴重冰日（又稱“盛冰日”）、融冰日和終冰日。其中，每年冬季首次出現(xiàn)海冰的那一天為初冰日；冰期中，第一次連續(xù)3 d能見海面的冰量不小于80%、冰厚不小于5 cm，這3 d中的第1 d為嚴重冰日；冰期中，連續(xù)3 d冰量不大于80%、冰厚不大于5 cm，這3 d中的最后1 d為融冰日；翌年初春海冰消失的那一天為終冰日［7］。2015／2016年冬季膠州灣冰日監(jiān)測結果和常年（一般年份）冰日如表1所示。

從表1可以看出，2015／2016年冬季膠州灣的初冰日較常年明顯滯后，嚴重冰日和融冰日均與常年大致相仿，而終冰日則較常年有所提前。

表1 2015／2016年冬季和常年膠州灣冰日

4.1.2 冰期

冰期是指初冰日至終冰日之間的天數(shù)（又稱“總冰期”）。按照海冰生消變化特征，海冰冰期又分為初冰期、嚴重冰期和終冰期（又稱“融冰期”）等3個階段。其中，初冰期是指初冰日至嚴重冰日的間隔天數(shù)，嚴重冰期是指嚴重冰日至融冰日的間隔天數(shù)，終冰期是指融冰日至終冰日的間隔天數(shù)［7］。2015／2016年冬季和常年膠州灣冰期統(tǒng)計結果見表2所示。

表2 2015／2016年冬季和常年膠州灣冰期d

從表2可以看出，2015／2016年冬季膠州灣的初冰期和嚴重冰期均與常年大致相仿，但終冰期則較常年略有縮短、總冰期則較常年明顯縮短。

4.2 冰型、冰厚和結冰范圍

初冰期內，膠州灣僅在西部和北部的部分河口、淺灘等近岸區(qū)域有少量海冰分布。其中，固定冰以沿岸冰和冰腳為主，寬度一般在400 m以內、最大在800 m；浮冰以初生冰和冰皮為主，冰厚為1～3 cm、最大為5 cm，浮冰范圍（浮冰最大外緣線離岸距離）一般在1 n mile以內。

嚴重冰期內，膠州灣北部尤其是膠州灣大橋以北海域大部分海區(qū)均有海冰分布。其中，固定冰以沿岸冰為主、間有擱淺冰，寬度在500～1 000 m、最大超過2 500 m，膠州灣大橋東端以北海域幾乎完全被固定冰覆蓋；浮冰以尼羅冰和蓮葉冰為主、間有冰皮和灰冰等，冰厚在4～8 cm、最大為15 cm，浮冰范圍為2～3 n mile、最大為5.5 n mile（出現(xiàn)在2016年1月24日）。

終冰期內，膠州灣僅在北部個別河口、淺灘和膠州灣大橋東端北側的半封閉性區(qū)域有少量海冰分布。其中，固定冰以冰腳為主、間有沿岸冰和擱淺冰，寬度在300 m以內；浮冰以冰皮為主、間有少量尼羅冰，冰厚在2～4 cm、最大為8 cm，浮冰范圍在1 n mile以內。

4.3 嚴重冰期浮冰密集度

浮冰密集度是指浮冰覆蓋面積占浮冰分布海面的比例。根據(jù)監(jiān)測，2015／2016年冬季膠州灣嚴重冰期內的浮冰密集度為40%～60%、最大為80%。

4.4 海冰表面特征

海冰表面特征是指海冰在動力或熱力作用下所呈現(xiàn)的外貌特征［8］。根據(jù)監(jiān)測，2015／2016年冬季膠州灣海冰表面特征類型按照出現(xiàn)頻率和量的多少排序，由多到小依次為平整冰、重疊冰和冰丘。

4.5 浮冰流向和流速

浮冰在風、浪、流等外力作用下會發(fā)生漂移、流動。根據(jù)監(jiān)測并結合歷史資料綜合分析，2015／2016年冬季膠州灣浮冰漂流方向與潮流運動方向大致相仿。其中，西部海區(qū)浮冰漂流方向大致呈N W-SE向、東部海區(qū)大致呈N E-S W向，浮冰漂流速度為0.5 m／s左右、最大可達1.5 m／s［9］。

4.6 海冰堆積狀況

在動力作用下海冰往往會形成堆積。根據(jù)監(jiān)測，2015／2016年冬季膠州灣的海冰僅在嚴重冰期內有一定堆積現(xiàn)象，堆積量一般小于40%，堆積高度在0.3～0.8 m，北部個別淺灘區(qū)域的最大堆積高度可達1.5 m以上。

4.7 冰情地理分布

受氣象、海洋等自然因子變化影響，膠州灣的冰情分布具有明顯的地理差異。根據(jù)監(jiān)測，2015／2016年冬季膠州灣冰情地理分布的總體特征是北部重、南部輕（以膠州灣大橋為界），近岸區(qū)域重、中央?yún)^(qū)域輕。其中，西部和北部的河口、淺灘等近岸區(qū)域冰情最重，海灣中央?yún)^(qū)域冰情最輕，而灣口及其附近海域整個冬季基本無冰。

5 結論與討論

本文利用衛(wèi)星遙感和岸基監(jiān)測獲取的冰情數(shù)據(jù)，對2015／2016年冬季膠州灣的各類冰情要素進行綜合分析，得到如下結論：

（1）通過與歷史冰情的對比分析，2015／2016年冬季膠州灣冰情總體較常年略偏重，但總冰期較常年明顯縮短。

（2）整個冬季膠州灣冰情呈明顯的階段性變化。初冰期冰情異常偏輕，與該階段膠州灣地區(qū)氣溫偏高有關；在嚴重冰期，受2016年1月中旬一次超強冷空氣過程的影響，膠州灣冰情迅速發(fā)展并于1月24日達到最重，之后呈緩慢減輕態(tài)勢；進入2月上旬，受氣溫大幅回升的影響，膠州灣進入終冰期，海冰快速消融。

（3）盡管2015／2016年冬季膠州灣總體并不屬于重冰年或偏重冰年，但在個別時段仍然出現(xiàn)比較嚴重的冰情。此外，由于影響冰情的氣候、天氣等因素具有非常大的不確定性，膠州灣發(fā)生嚴重或比較嚴重冰情的概率依然存在。據(jù)統(tǒng)計，我國嚴重和比較嚴重的海冰災害大致5～6年發(fā)生1次［10］，而膠州灣偏重冰年和重冰年平均4年多出現(xiàn)1次［9］。

［1］ 膠州灣及鄰近海岸帶功能區(qū)劃聯(lián)席會議.膠州灣及鄰近海岸帶功能區(qū)劃［M］.北京：海洋出版社，1996.

［2］ 張方儉.膠州灣的海冰與區(qū)域開發(fā)［J］.海岸工程，1986，5（3）：31-33.

［3］ 袁本坤，曹叢華，江崇波，等.青島市海洋災害及防御對策研究［J］.海岸開發(fā)與管理，2012，29（11）：56-61.

［4］ 王文海.膠州灣自然環(huán)境概述［J］.海岸工程，1986，5（3）：19-24.

［5］ 國家海洋局第一海洋研究所港灣室《膠州灣自然環(huán)境》編寫組.膠州灣自然環(huán)境［M］.北京：海洋出版社，1984.

［6］ 徐美中.膠州灣海域面積縮小35%［N］.青島晚報，2014-01-29（5）.

［7］ 張方儉.我國的海冰［M］.北京：海洋出版社，1986.

［8］ 袁本坤，曹叢華，商杰，等.膠州灣海冰及其防御對策研究［J］.海洋開發(fā)與管理，2015，32（8）：35-38.

［9］ 中國海灣志編纂委員會.中國海灣志：第四分冊［M］.北京：海洋出版社，1993.

［10］ 王相玉，袁本坤，商杰，等.渤黃海海冰災害與防御對策［J］.海岸工程，2011，30（4）：45-55.

Analysis on Characteristics of the Sea Ice in the Jiaozhou Bay in Winter of 2015／2016

Y U A N Benkun1，2，W A N G W ei3，LI Ge1，2，JIA O Yan1，2，Z H O N G Shan1，2，S U N Qing1，2
（1.North China Sea M arine Forecast Center of State Oceanic A d ministration，Qingdao 266061，China；2.Shandong Provincial Key Laboratory of M arine Ecological Environ ment and Disaster Prevention andMitigation，Qingdao 266061，China；3.Qingdao M unicipal Ocean and Fisheries A d ministration，Qingdao 266071，China）

Icing of sea water appears in varying degrees every winter in the Jiaozhou Bay，w hich is significantly affected by land，low salinity，and the northerly location.T he co m prehensive analysis of sea ice conditions in the Jiaozhou Bay in winter of 2015／2016 was carried on by using satellite rem ote sensing and shore based m onitoring data，co m bined with the historical data.T he thickness，surface features，concentration and extent，etc.of sea ice，the basic characteristics of velocities and directions of sea ice flow，as well as the geographical distribution of sea ice conditions in the Jiaozhou Bay of this winter have also been given in this paper.

Sea ice，Ocean m onitoring，Disaster prevention and mitigation

P7

A

1005-9857（2016）11-0077-03

2016-06-01；

2016-09-21

海洋公益性行業(yè)科研專項（201105016）.

袁本坤，研究員，研究方向為海冰監(jiān)測預報和防災減災，電子信箱：yuanbenkun＠163.co m