北冰洋边缘冰区海浪传播特征研究

The study, related with the propogation and evolution of ocean wave in marginal ice zone (MIZ), is an important factor for prediction sea ice variation trend, cognition global climate change, understanding the attenuation mechanism of ocean wave in sea ice, parameterization the process in the sea ice-ocean wave and sea ice-ocean numerical models, as well as navagation and rescue. The sea ice in Arctic rapidly decreased recently, and ocean wave contributes to the reduction. It is the positive feedback of sea state to the reduction of the sea ice.Therefore, it is urgent to study the propogation characterization of ocean wave in MIZ. Just for the reseaon, the U.S.A. funded the in situ experiment named with ‘Arctic Sea State 2015’. Based on the observations in the experiment and the results from WAVEWATCH Ⅲ, the directional characterizations of ocean wave propagation in MIZ and the wave energy attenuation mechanism will be studied. Through the study of this project, we can deepen the understanding of the propagation characterization of ocean wave in MIZ, explore ocean wave propagation in MIZ, quantify the role of scattering and dissipation in wave energy attenuation, and throw new light to clarify the ocean wave attenuation mechanism in MIZ. It will provide basic parameters for the development of sea ice – ocean wave and sea ice - ocean coupling models, sea ice forecast the study of global climate change, as well as navagation and safety.

海浪在边缘冰区（marginal ice zone, MIZ）中的传播过程对于预报海冰变化趋势、理解波能衰减机制、认识全球气候变化具有重要意义，同时也对海冰-海浪和海冰-海洋耦合模式参数化、海上航行和救援等方面具有现实和急切的应用需求。北冰洋海冰近期急剧减少，海况对海冰的减少是正反馈过程。因此，北冰洋边缘冰区海浪传播特征的研究工作亟待开展。正因为如此，美国海军资助开展了“Arctic Sea State 2015”现场观测实验。本项目根据此次实验提供的观测数据结合 WAVEWATCH Ⅲ 数值模拟分析，研究MIZ中海浪传播方向性质和波能衰减机制。通过本项目的开展，可加深对MIZ中海浪传播过程的认识，揭示MIZ中海浪传播规律，量化散射和耗散在波能衰减中的作用，提出阐明MIZ中波能衰减机制的新思路，为耦合模式的发展、海冰预报、全球气候变化研究和航海安全等提供基本参数。

海浪是海气界面的重要动力学过程，在上层海洋动力学过程中有重要作用，海浪参数在海洋工程等领域具有广泛的应用。星载合成孔径雷达（SAR）是观测海浪的有效手段之一，尤其是在环境恶劣，人迹罕至的北冰洋。因此，北冰洋边缘冰区中SAR海浪参数反演研究具有重要的科研价值和应用价值。本研究主要进行了四方面的研究工作： .1）对新型合成孔径雷达紧缩极化SAR海浪反演进行探索，提出了新型紧缩极化SAR直接进行海浪信息反演的新方法；.2）基于国际上长时间序列的Sentinel-1A和国内GF-3卫星SAR波模式数据，利用神经网络方法，建立了具有不同输入参数的S1A_NN模型及GF3_NN模型进行有效波高（Hs）的反演；.3）利用11年ERS-2 ASAR数据，进行了星载合成孔径雷达遥感观测海浪轨道速度算法研究与分析； .4）将海浪信息反演的工作，拓展应用到溢油油水混合率的反演；.发表学术论7篇(国际SCI/EI 5篇)， 相关成果作国际会议报告两次，其中一次为分会应邀报告, 国际会议展板一次,国际会议展板一次。将海浪信息的反演应用到海洋军民融合项目中，负责其中的海浪反演模块，实现了合成孔径雷达海浪反演的实际应用；同时获得发明专利一项，并已经被应用，初步实现了科研成果向实际应用的转化。