[发明专利]海冰厚度测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及海洋监测领域，尤其涉及一种新颖的海冰厚度测量系统及利用该系统实现海冰厚度测量的方法。

背景技术

海冰厚度及其变化是全球变化研究领域中的一个前沿热点和技术难点，各国科学家正在致力于寻求解决该问题的技术方法。

海冰厚度对大气-海冰-海洋的耦合过程尤为显著和敏感，并直接决定着海-气能量与物质的交换过程和速率；主导着海冰的热力学和动力学特征，影响海冰的运动、形变及冻结与消融过程。目前，主要存在以下集中海冰厚度监测技术：

卫星遥感技术，随着卫星技术和星载传感器技术的快速发展，海冰厚度的遥感应用进展显著。但至今没有一种传感器可以实现对海冰厚度的直接观测；

水下仰视声纳技术，仰视声纳技术属于冰厚观测的经典方法，将仰视声纳设备搭载于潜艇或水下机器人平台上，获取的海冰厚度资料是科学家广泛采用的数据，但该技术的观测精度受限于水下换能器的位置以及水温、潮汐和气压变化带来的影响；

电磁感应技术，该技术具有非接触式、工作速度快等优点，但至今未出现电磁感应冰厚探测设备的商用产品。

因此，业界急需一种高精度且结构紧凑的海冰厚度测量系统。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种海冰厚度测量系统，该海冰厚度测量系统包含一本体，所述本体包括：电磁感应器，垂直于海冰发射并接收电磁场信号；声纳器，垂直于海冰发射并接收声纳信号；以及控制单元，与所述电磁感应器和所述声纳器数据连接，其中所述控制单元根据来自所述电磁感应器的电磁场信号计算所述本体距离海冰和海水之间的界面的第一高度，根据所述声纳信号计算所述本体距离所述海冰的上表面的第二高度，并通过将所述第一高度减去所述第二高度获得所述海冰的厚度。

在上述海冰厚度测量系统中，本体还可以包括：全球定位系统(GPS)装置，与所述控制单元数据连接并用于获取所述海冰厚度测量系统的定位信息。

在上述海冰厚度测量系统中，本体还可以包括：存储装置，与所述控制单元数据连接并用于存储数据。

上述海冰厚度测量系统还可以包含一辅助支架，该辅助支架包括：竖直杆；水平杆，与所述竖直杆垂直地固定于所述竖直杆上且所述水平杆的下表面上设置多个滑轮；拉绳，沿所述多个滑轮布置且远离所述竖直杆的一端处固定所述海冰厚度测量系统的本体；以及卷轴升降机，具有一转轴，所述转轴上固定所述拉绳的另一端，以调节所述本体的高度。

上述海冰厚度测量系统还可以包括激光器，与所述控制单元数据连接并用于垂直于海水发射和接收激光信号；其中，所述控制单元根据所述激光器向海水发射和接收的激光信号计算所述本体距离所述海水的表面的第三高度，并通过将所述第三高度减去所述第二高度获得所述海冰的冰舷高度，然后根据阿基米德定律计算所述海冰的厚度。

根据本发明的另一方面，还提供了一种海冰厚度测量方法，包括以下步骤：从一位置垂直于海冰发射并接收第一信号；从所述位置垂直于海冰发射并接收第二信号；以及根据所述第一信号计算所述位置距离海冰和海水之间的界面的第一高度，根据所述第二信号计算所述位置距离所述海冰的上表面的第二高度，并通过将所述第一高度减去所述第二高度获得所述海冰的厚度。

上述海冰厚度测量方法还可以包括：测量所述位置的全球定位(GPS)信息的步骤。

上述海冰厚度测量方法还可以包括：根据所述GPS信息检索所述位置处的积雪厚度，并将上述获得的海冰的厚度减去所述积雪厚度，以消除积雪对海冰厚度的影像。

上述海冰厚度测量方法还可以包括：从所述水平位置垂直于海水发射并接收第三信号；以及根据所述第三信号计算所述水平位置距离所述海水的表面的第三高度，并通过将所述第三高度减去所述第二高度获得所述海冰的冰舷高度，然后根据阿基米德定律计算所述海冰的厚度。

应当理解，本发明以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为如权利要求所述的本发明提供进一步的解释。

附图说明

包括附图是为提供对本发明进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。

附图中：

图1示出了根据本发明一个实施例的海冰厚度测量系统的系统结构图；

图2示出了根据本发明一个实施例的海冰厚度测量的示意图。

图3示出了根据本发明一个实施例的海冰厚度测量系统的辅助支架的示意图。

图4示出了根据本发明另一实施例的海冰厚度测量的示意图。

具体实施方式