【摘要】： 北極沿岸冰間湖對北極氣候和北冰洋的水體結構以及生態(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中的形態(tài)學方法提取衛(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,研究冰間湖內(nèi)日平均冰間水面積的季節(jié)和年際變化,計算冰間水海-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性,并給出他們與日平均離岸風速的滑動相關系數(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移,而對于2009年偏北風作用時間不長,不能形成東南向流,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距離擴散,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引起的沿岸流和離岸流所控制。根據(jù)上述結果,討論冰間湖內(nèi)對流、平流和擴散過程對當?shù)厮奶卣鞯挠绊憽?為了進一步全面理解冰間湖內(nèi)的各種物理過程,它在全球氣候系統(tǒng)中的作用,需要實現(xiàn)冰間湖的數(shù)值模擬。本文將CICE海冰模式應用到白令海區(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系數(shù)達到0.97。模擬結果表明,東北風將海冰向南輸運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%作為冰間湖的判據(jù)；而對數(shù)值模擬結果,確定海冰密集度70%為冰間湖的判據(jù)。據(jù)此討論白令海四個區(qū)域的冰間湖形成過程,與衛(wèi)星數(shù)據(jù)進行比較,大部分冰間湖得到很好地模擬。文章深入討論了影響冰間湖模擬準確度的主要因素,認為選用恰當?shù)拈撝�、提高氣象強迫場的空間和時間分辨率有助于提高模擬效果。對部分海域的冰間湖模擬效果不佳,需要發(fā)展冰海耦合模式才能最終解決
【學位授予單位】：中國海洋大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：P731.15

【共引文獻】

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本文編號：2748651