海冰的危害与监测

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1、海冰的危害与监测孙红栋1、海冰的性质与分类1.1海冰的形成海冰是指海水冻结而成的咸水冰。但广义的海冰指海洋上一切的冰。1.2海冰的成长首先向水平方向发展，再沿厚度方向延伸，随着时间的推移，增长速率也减慢。最初生成的海冰，是针状或薄片状的冰晶。大量冰晶的聚集和凝结，或降雪落至海面而不融化，就形成糊状或海绵状的冰。在平静或有风浪的海面，糊状冰或海绵状冰会进一步冻结，分别形成冰皮或饼冰（莲叶冰）。这类冰再增厚，就形成灰冰和白冰。有时，受风、浪、流、潮的作用，冰层相互重叠堆积，便形成重叠冰和堆积冰。1.3海冰的性质海冰融化成液体后的盐度，称为海冰的盐度，其值为3～2

2、5，它与海水的盐度、结冰速率和冰龄等有关。海冰密度为0.85～0.94克/立方厘米，略小于海水密度，所以冰块一般都浮于海面。形状规则的海冰，露出水面部分为总厚度的1/7～1/10。海冰表面的热传导系数为淡水冰的1/3，但厚度不到1米时和淡水冰相似。海冰的反射率为0.50～0.70，其抗压强度约为淡水冰的3/4。1.4海冰的分类在冰工程上一般按其发展阶段特征将海冰分为七类：初生冰：为海水直接冻结或雪降至低温海面未被融化而成，多呈针状、薄层状、油脂状或海绵状。冰皮：由初生冰冻结或平静海面上直接冻结而成的冰壳。尼罗冰：厚度小于10厘米，指状。莲叶冰：直接冻

3、结或冰皮破裂而成。灰冰：呈灰色，厚度为10-15厘米。灰白冰：灰白色，厚度15-30厘米白冰：白色，厚度为30厘米以上。2、海冰的危害海冰作为全球海-气系统的一员，与海洋和大气相互作用影响着人类海上运输，海洋渔业和海洋油气资源开发等活动。海冰不仅能够封锁港口航道中断海上运输，还能破坏港口工程设施。海冰的漂移对海上油气勘探和生产造成巨大的危害。海冰已造成多次石油平台倒塌，船舶和港口受损，航运受阻等灾害，每年都威胁着人类的生产活动。辽东湾近几十年来曾发生多次严重冰情。1996年渤海的特大冰封中整个辽东湾完全封冻，当时最大冰厚达100cm，海冰推倒了“海一井

4、”和“海二井”两座石油站台，毁坏和阻滞了125艘船舶，造成重大经济损失。即使在一般的年份，海冰与工程结构相互作用往往也会使结构产生强烈的震动，小则使工作人员缺乏安全感大则引起设备不能正常运转。2000年JZ202中南平台由冰振导致了天然气管线的断裂和法兰松动，险些酿成重大事故。冰区航运原油外输冰振引起管线振动冰振造成JZ202M8井排空管断裂引起天然气的喷发冰振导致法兰松动3、海冰监测3.1海冰监测意义气象要素监测冰要素分析预警标准应急对策海冰结构响应结构振动级别24小时预报破冰船破冰危害预测3.2辽东湾海冰现场监测的发展过程海冰的物理力学性质－1990年，

5、以前气象水文要素测量－1992年，JZ202平台建成雷达海冰监测技术－1993年锥体结构冰力测量－1995年平台响应测量－1996年，数据采集系统无线网测量技术－1996年，中南平台建成直立结构冰力测量－1997年管线振动测量－1999年，中南平台锥体改造直立结构冰力、稳态－2000年，JZ93平台建成光纤应变、位移计测量－2005年，JZ202北高平台建成减振效果测量－2005年。。。－2006年3.3海冰环境要素监测海冰生消过程主要由其热力要素控制，气象条件的变化引起冰情的变化和发展，准确地确定、测量气象要素与海冰要素，可对影响海冰生消的热力和动力要素进

6、行分析，并将结果应用于海冰的数值模拟和预测中。3.3.1气象测量气象测量是通过安装在平台上的气象站完成的。主要测量的内容包括：气温、气压、风速、风向、相对湿度、太阳辐射等。气温是影响海冰生消的主要因素；风速风向可影响海冰运动的方向和速度；太阳辐射、相对湿度等是计算热力因子的重要参数。3.3.2水文测量水文数据包括水温、流速流向、海平面的水位变化以及海水盐度等。海水温度是海冰的基本物理量之一，它与海洋的其它因素有着密切的关系，相互影响和制约。海水温度在时间和空间上都有着很强的变化规律。海水水温剖面的变化反映了该海域海冰的生消规律，对整个冰期内水温剖面演变过程的

7、实时监测、对海冰生消规律的深入研究以及对海冰的短期预报都有重要意义。潮流是海冰运动的主要驱动力，结构的振动对海冰的速度的影响非常敏感，准确地监测潮流和预报潮流是准确预报海冰运动以及海冰速度的关键环节之一。潮流可通过海流计进行监测，同时数值预测的结果也具有一定的参考价值。3.4海冰监测的方法我国系统的海冰观测始于20世纪60年代初期，并相继发展了沿岸台站测量、沿岸冰调查、破冰船调查、卫星遥感和平台定点观测、航空遥感和机载监测等观测手段，并获得了大量的海冰资料。3.4.1岸站监测我国海冰专门监测部门设立的固定综合观测站，是定点进行的海冰监测，全天候的监测十几个要

8、素项目。不冻孔测桩式测量法图中1为桩体；2为浮架；3