3.2.1 基本概念
海冰是指直接由海水冻结而成的咸水冰，广义的海冰也包括进入海洋中的大陆冰川（如冰山和冰岛）、河冰及湖冰。
海水结冰需要三个条件：一是气温比水温低，水中的热量大量散失；二是相对于淡水开始结冰时的温度，已有少量的过冷却现象；三是水中有悬浮微粒、雪花等杂质凝结核。
水开始结冰时的温度称为冰点。冰点数值的大小是与盐度有关的。淡水在4℃左右密度最大，水温降至0℃以下就会结冰。海水中由于盐度较高，结冰时所需的温度比淡水低，密度最大时的水温也低于4℃。当盐度为24.7时，海水冰点与密度最大时的水温都是约-1.33℃。当盐度为30时，海水冰点约为-1.63℃。
按冰的运动状态，海冰大致可分为流冰和固定冰。流冰，也称浮冰或漂流冰，它不与海岸、岛屿、海底等冻结在一起，在海水中漂泊不定，能随着风、海浪、海流等漂浮流动；固定冰，与海岸、岛屿、海底冻结在一起，不能随风、海浪、海流等做水平运动，但可随潮汐涨落有升降运动。
按冰的生长、发展过程与冰的厚度可分初生冰、饼冰、皮冰、板冰、灰白冰、厚冰，如图3-4所示。以下为各类海冰的基本特点：
图3-4 不同类型的海冰
（1）初生冰：由海水直接冻结或在十分寒冷的海面上降雪而成。初生冰多为晶状、针状、薄片状、糊状与海绵状，无确定形状，当有初生冰存在时，海面呈暗灰色且无光泽，遇微风不起波纹，初生冰容易被波浪分裂为碎片。
（2）饼冰：也称莲叶冰，由初生冰再冻结或皮冰破碎后磨去棱角而成，一般呈圆盘状，直径在3 m以下，厚度不超过5 cm，边沿常带有卷起的白色冰瘤。
（3）皮冰：由初生冰或饼冰在平静的海面上冻结而成，其表面光滑而湿润，呈暗灰色，面积较饼冰为大，厚度大于5 cm，能随波浪而动，遇风浪容易破碎。
（4）板冰：由皮冰或饼冰与皮冰混合冻结而成，其表面平坦、湿润，多呈灰色，厚度为5～15 cm。
（5）灰白冰：由板冰继续发展或饼冰、皮冰和板冰混合冻结而成，其表面粗糙，多呈灰白色，厚度为15～30 cm。
（6）厚冰：由灰白冰再加厚或因风、海浪、海流的作用，多种冰重叠冻结而成，多呈白色，形状复杂，表面凹凸不平，厚度大于30 cm。
按冰的外形，海冰可分为平整冰、重叠冰、堆积冰，如图3-5所示。以下为三类海冰的基本特点：
（1）平整冰：冰面较平整，只有冰瘤或冰块挤压冻结的痕迹。
（2）重叠冰：冰层互相重叠，但重叠面的倾斜度不大，层次仍较分明。
（3）堆积冰：在风、浪、流的作用下，冰块杂乱地重叠堆积在冰面上，呈直立或倾斜状态。
图3-5 海冰按外形的分类
海冰对海洋水文要素的垂直分布、海水运动、海洋热状况及大洋底层水的形成具有重要的影响；此外，海面上海冰的存在会对船舶航运、海水养殖、港航工程、海洋工程等构成一定威胁，严重的会造成灾害，如图3-6～图3-8所示。据1971年冬位于我国渤海湾的新“海二井”平台上观测结果计算出，一块6 km2、高度为1.5m的大冰块，在流速不太大的情况下，其推力可达4 000 t，足以推倒石油平台等海上工程建筑物。除了海冰的推压力外，海冰形成时的膨胀也会带来破坏。经计算，海冰温度降低1.5℃，1 000 m长的海冰就能膨胀0.45 m，所形成的膨胀压力可以使冰中的船只发生变形而破坏。此外，当海冰与海上平台等结构物冻结在一起时，受潮汐影响而产生的竖向力可能会造成地基的破坏。
图3-6 2010年渤海被海冰围困的船只
图3-7 海冰对海水养殖造成影响
图3-8 2018年被海冰围困的锦州9-3石油平台
我国历史上多次出现严重冰情造成钻井平台倒塌、船舶破坏、航运中断等严重海冰灾害。1949—2000年渤、黄海共发生11次海冰灾害，造成巨大的经济损失。最严重的一次是1969年1月下旬至3月中旬，整个渤海几乎全部被海冰所覆盖，这次冰封估计造成直接经济损失上亿元，间接经济损失数亿元。类似于1969年的严重冰情还有1957年和1977年。即使1996—1998年的偏轻冰年，局部地区也因海冰灾害出现沉船事故。受气候变暖的影响，海冰冰情总体有降低的趋势，同时我国海冰冰情呈现约10年的准周期性特征，且近年来极端天气气候事件的频次和强度不断增加，海冰灾害造成的影响进一步加重。据统计，仅2009年冬季，我国因海冰造成的直接经济损失就高达63.18亿元，2010—2017年由海冰灾害造成的直接经济损失高达77亿元，其中辽宁、山东两省受海冰灾害影响较为严重。因此，我国未来要进一步重视海冰灾害，增强防灾减灾能力建设，减轻灾害损失。
海面出现海冰后，需要对海面结冰范围、厚度等进行统计，并对可能的灾害进行评估。2010年国家海洋环境预报中心编制了《海冰冰情等级标准》，该标准结合历史海冰资料的分析，以结冰范围作为参考指标，将我国渤海和黄海北部冰情分为五个等级，即轻冰年、偏轻冰年、常冰年、偏重冰年和重冰年，分别对应1、2、3、4、5五个等级，见表3-5。例如，渤海湾结冰范围小于10海里时为1级，11～15海里时为2级。
表3-5 渤海及黄海北部海冰冰情等级划分标准 （单位：海里）
