7.2.2 海冰的经验统计预报方法
海冰是大气和海洋相互作用的结果,其生成、发展和融消的物理过程相当复杂。海冰预报方法主要有海冰计算公式、数理统计方法、海冰趋势预报方法(也称“背景分析预报方法”)。
海冰计算公式可以参考《工程海冰技术规范》(HY/T 047—2016)进行计算,主要包括结冰范围计算、冰厚计算、流冰漂移计算和冰脊龙骨深计算等。
数理统计预报方法主要包括相关回归预报方法和谐波分析方法,其中相关回归预报方法是根据大气环流和各大洋海温因子普查与渤海海冰冰级进行相关分析。谐波分析方法将500 hPa高度场沿纬圈φ对经度λ展成傅氏级数,用谐波分析展开高度场,得出一系列谐波系数变量。据此,进行相似比较,预报出这一系列的系数,最后再复原到高度场,由高度场预报气温场,最后预报海冰。
海冰趋势(背景分析)预报方法主要是从以下几个方面研究:
1)海冰与气候
渤海沿岸气温从1970年以来,总趋势是缓慢上升的,与全球气候变暖趋势相符。而渤海冰情趋势比20世纪50年代和60年代减少大约1级,这意味着气候背景对冰情趋势预报具有重要意义,可做海冰长期和超长期预报。
2)海冰与太阳活动和厄尔尼诺
近年来,随着空间技术的发展,太阳活动对地球大气的研究越来越引起人们的重视,太阳活动周期对渤海海冰的影响是十分显著的,这里选择了太阳黑子相对数的变化与渤海海冰的变化进行了分析研究,同时,赤道东太平洋的厄尔尼诺事件对全球气候的影响极大,对中纬度的渤海地区的影响也是如此。经研究发现,厄尔尼诺的发展过程,其时间及强度对渤海的异常冰情起着主导地位,根据它们三者之间的关系所建立的预报方法可运用到超长期的冰情预报。严重的冰情都是由太阳活动和厄尔尼诺事件的共同作用结果而发生的。
3)海冰动态趋势分析预报
根据北半球副热带高压的季节变化特点,用3—4月15°N、5—6月和10—11月20°N、7月和9月25°N、8月30°N纬圈500 hPa月平均高度的动态过程分析预报渤海冬季冰情趋势。海冰数理统计预报方法在一些结冰海洋国家海冰预报业务中仍然是主要的方法,如美国阿拉斯加北冰洋航线预报就是以海冰与海洋、气象资料进行相关分析建立的统计预报方法做出冰期和通航日数预报。