[发明专利]一种内拉湾海冰厚度模拟方法及系统

说明书

本发明提供了一种内拉湾海冰厚度模拟方法及系统，包括以下过程：获取内拉湾上一时刻海冰厚度、上一时刻到当前时刻的气温平均值以及上一时刻到当前时刻的天数；根据获取的上述数据，得到当前时刻的内拉湾海冰厚度模拟结果；本发明利用长时间序列海冰厚度数据和自动气象站气温观测数据进行相关性分析和模型构建，仅需时间序列气温数据作为参数，简化了其他算法对复杂参数的需求，能够较为准确的模拟海冰增长过程。

技术领域

本发明涉及海冰厚度模拟技术领域，特别涉及一种内拉湾海冰厚度模拟方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

现有模型算法需要温度、盐度、雪厚等多种参数，而且普适性较差，经检验，并不适宜用于内拉湾海冰厚度的计算，误差较大。

内拉湾比邻南极中山科学考察站，是科考队员进行科学考察以及每年的冰上卸货和外站交流等活动的重要场所和通道，因此该区域海冰厚度的计算事关中山站科考的生命财产安全。

目前海冰厚度模拟主要有遥感反演和物理模型两种手段，遥感反演海冰厚度目前仍是国际难题，尚处于探索阶段，目前没有理想的反演方法。海冰厚度物理模型较为常用的是经典的Stefan定律，Stefan定律假设海冰温度剖面变化线性变化，忽略海洋热通量，海冰表面没有积雪覆盖或者薄雪覆盖。不考虑海冰表面积雪时，海冰的生长方程可以表达为：

式中，为海冰的热传导系数，取2.1W/(m·℃)；ρ_si为海冰体积密度，取920kg/m³；L_f为海冰冻结潜热，取335.9kJ/kg；T_s为海冰表面温度；T_f为海冰冰点；可以得到海冰厚度的解析解：

式中，D表示结冰温度日数，时间间隔为1天(d)，单位为：℃·d。

如果考虑边界层对空气温度和海冰表面温度以及表面积雪的影响，将方程修改为：

式中，H_s为积雪厚度；K_s为积雪热传导系数，取0.4W/(m·℃)；K₀为热通量系数，取-40W/m²；K₁为热交换系数，取15W/(m·℃)；T_a为气温；T_s为雪–冰界面的温度。假定积雪厚度H_s为常数，可以得到海冰厚度的表达式：

式中，

可以看到，上述方案的模型参数复杂，部分参数需要人工测量获取，这对于极区实现难度较大；部分参数为经验参数，由于不同海区海水和海冰物理参数差异较大，因此该模型不具有普适性，通过实际用于，该模型的模拟值与真实测量值相比误差较大，海冰厚度模拟效果较差。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种内拉湾海冰厚度模拟方法及系统，利用长时间序列海冰厚度数据和自动气象站气温观测数据进行相关性分析和模型构建，仅需时间序列气温数据作为参数，简化了其他算法对复杂参数的需求，能够较为准确的模拟内拉湾海冰增长过程。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明第一方面提供了一种内拉湾海冰厚度模拟方法。

一种内拉湾海冰厚度模拟方法，包括以下过程：

获取内拉湾上一时刻海冰厚度、上一时刻到当前时刻的气温平均值以及上一时刻到当前时刻的天数；

根据获取的上述数据，得到当前时刻的内拉湾海冰厚度模拟结果。