渤海及黄海北部冰情长期变化趋势分析

唐茂宁，刘煜，李宝辉，隋俊鹏

（国家海洋环境预报中心，北京 100086）

渤海及黄海北部冰情长期变化趋势分析

唐茂宁，刘煜，李宝辉，隋俊鹏

（国家海洋环境预报中心，北京 100086）

统计分析上世纪50年代—2010年渤海及黄海北部海冰资料，对其年代际变化特征进行分析。上世纪50年代—90年代冰情总体呈缓解的趋势，2000年以来冰情略有加重。研究发现太阳活动与渤海及黄海北部冰情变化关系密切，太阳活动可能是渤海及黄海北部冰情长期变化重要影响因素。如果太阳黑子的周期长度比上一个周期长，那么周期内冰情较上一个周期严重。反之亦然。

渤海；海冰；太阳黑子

1 引言

黄、渤海地处中纬度季风气候带，是全球纬度最低的结冰海域之一。渤海及黄海北部冬季每年均会出现海冰，每年冰情差别较大，对海上生产活动构成威胁，冰情严重时甚至酿成严重的灾害[1-2]。海冰已经成为黄、渤海海域海上工程设计、航运和开发生产中必须考虑的重要环境因素之一。近年来，随着环渤海经济区的迅速发展，渤海海域的油气开发、航运、渔业等活动日趋活跃，结冰海区已陆续建立了许多石油平台和港口，海冰给这些海洋经济活动和海上及岸边的设施带来不同程度的影响。多年来，海洋工作者对渤海及黄海北部海冰变化规律及其影响因素进行了深入的分析研究和预报实践，海冰预报已经成为海洋环境预报的业务内容，目前已经形成包括经验预报、统计预报和数值预报等多种方法的预报系统，为预防和减轻海冰灾害发挥了重要作用。

渤海及黄海北部是季节性结冰海域，其冰情是对大气与海洋共同作用的响应。李剑等发现黄、渤海海冰具有多尺度变化特征，存在低频变化、高频变化和无明显周期的演变过程。西太平洋副高、亚洲极涡以及纬向环流是影响海冰生成与变化的直接因素。黄、渤海海冰还与印度洋副高、北美副高，以及大西洋副高存在显著年代际相关关系[3].刘钦政等指出以1972年为分界把1932—2000年时期冰情的变化分为两个时段，前一时段为重冰情阶段，1972年以后转为轻冰情多发阶段，影响渤海海冰冰情变化主要因子是太平洋副高[4]。耿淑琴等通过对1999—2000年冬季环流背景资料的分析，发现西太平洋副热带高压和极涡的变化是影响我国冬季天气气候特征变化和渤海海冰生消的重要因素，而副热带高压和极涡等大气活动中心的变化又与赤道东太平洋的厄尔尼诺及拉尼娜现象有关[5]。张云吉等研究指出渤海海冰受太阳活动影响较大，与厄尔尼诺事件之间不存在显著的线性关系，渤海冰情加重预示着厄尔尼诺的来临[6]。在全球变暖的背景下，海冰灾害的影响仍然不容忽视，其长期变化的趋势及影响因素需要进一步研究。

图1 1953—2011年渤海及黄海北部冬最大海冰范围逐年变化

图2 渤海及黄海北部冬季最大海冰范围年代级变化

2 资料及数据来源

冬季渤海及黄海北部海冰首先在岸边生成，然后大致沿等深线向海中发展。海冰外缘线走向通常近似与等深线平行，海冰范围习惯定义为从某个海湾湾底沿湾中轴线到冰外缘线的距离，单位海里。本文采用的海冰资料来自国家海洋环境预报中心海冰组，各个海域每年最大海冰范围资料序列为1953—2011年。国家海洋环境预报中心每年都对过去一年冬季冰情进行总结，判断其冰情等级；冰级划分：1.0是轻冰年，2.0是偏轻冰年，3.0是常冰年，4.0是偏重冰年，5.0是重冰年。海冰等级资料序列为1951—2010年；大连气温月平均资料来自国家海洋环境预报中心气象室；太阳黑子数来自网站http://solarscience.msfc.nasa.gov/SunspotCycle.shtml。

3 渤海及黄海北部海冰历史资料分析

图3 渤海及黄海北部冰情等级及大连1月份平均气温的年代际变化

渤海及黄海北部每年秋末冬初开始结冰，翌年春天融化，冰期约3—4个月。受自然地理位置和气候条件影响，不同海区、不同年份冰情差别显著，主要分为辽东湾、渤海湾、莱州湾及黄海北部4个海域。我们通常以年最大海冰范围为主要依据判断冬季冰情严重程度，本文分析了1953—2011年渤海及黄海北部各个海域冬季最大海冰范围的逐年变化（见图1）及近几十年海冰最大范围年代际变化（见图2）。上世纪50—90年代渤海及黄海北部冰情总体呈缓解趋势。上世纪五六十年代冰情最严重，上世纪90年代冰情最轻。2000年以来冰情较上世纪90年代增强，莱州湾冰情增强趋势最显著，2010年冬季渤海冰情严重，给沿海省市海水养殖及航运等造成了巨大的损失。

4 渤海及黄海北部海冰变化原因初步分析

渤海及黄海北部冰情是对气象场和海洋场共同作用的响应。我们首先对渤海及黄海北部冬季海温和气温年代级变化进行初步分析。上世纪50年代至今气温总体呈震荡上升趋势（见图3）。张秀芝等指出1901年—2004年一月渤黄海SST呈两个主要变化阶段，40年代中期之前，海温呈下降趋势，30年代最低；40—90年代呈上升趋势，黄海在50年代达到次高海温，以后各10年平均海温呈波浪式变化，90年代为黄海海温最高时期；渤海40和50年代升温最快，50年代以后和黄海变化趋势一致，差别在于90年代升温幅度较黄海小（0.5℃）[7]。渤海及黄海北部上世纪50—90年代1月水温，90年代最高、50年代次之、然后是70年代和80年代60年代水温最低。海温变化趋势与气温基本一致。上世纪50—90年代海温和气温均呈震荡上升趋势，导致冰情总体呈下降趋势，上世纪90年代冰情最轻，2000年代以来冰情略有增强。

表1 辽东湾海冰范围与太阳黑子周期长度的关系

5 太阳活动对渤海及黄海北部冰情的影响

太阳活动与全球气候的变化关系密切，刘香艳等利用太阳黑子周期长度（SCL）的变化模拟计算并重建了中国东部各历史时期气温序列变化，该曲线能清晰反映出中国东部气候各个时段的变化以及现代气候的变化趋势[8]。李崇银、翁衡毅等指出太阳活动的影响主要包括太阳辐射的直接影响和引发地磁场变化的间接影响两个方面，地球磁场的变化将可通过动力过程和热力过程而影响大气环流和气候的变化[9]。太阳活动与渤海及黄海北部冰情关系密切，以往研究发现太阳黑子峰谷前后容易出现冰情较重的年份[6]。Friss-Christensen等发现若用太阳黑子周期长度代表太阳活动，则北半球温度与太阳活动的相关比用太阳黑子数还要好。冬季辽东湾冰情是中国北方结冰海域冰情最严重的区域，其最大海冰范围是表征冬季冰情严重程度重要标准之一。1954年（见表1）以来太阳黑子5个周期的周期长度经历了变长、缩短、缩短、变长的过程，与之对应辽东湾冰情变化趋势是增强、减弱、减弱、增强，这与太阳活动对气候影响分析结果是一致的[10]。渤海及黄海北部冰情等级与太阳黑子周期长度之间也具有类似的变化规律。

6 结论

渤海及黄海北部冰情上世纪50—90年代冰情总体呈缓解的趋势，上世纪90年代是近几十年冰情最轻的时期，2000年以来冰情略有加重。由于温室气体排放及人类活动导致的气候变暖应该还是海冰年代级变化的首要影响因素，但是太阳活动对渤海及黄海北部冰情影响不容忽视。如果太阳黑子的周期长度比上一个周期长，那么周期内冰情较上一个周期严重。反之亦然。

[1]白珊,刘钦政,李海,等.渤海的海冰[J].海洋预报,1999,16（3）:1-9.

[2]刘钦政,刘煜,白珊,等.2002—2003渤海海冰数值预报[J].海洋预报,2003,20（3）:60-68.

[3]李剑,黄嘉佑,刘钦政.黄、渤海海冰长期变化特征分析[J].海洋预报,2005,22（2）:22-32.

[4]刘钦政,黄嘉佑,白珊,等,渤海冬季海冰气候变异的成因分析[J].海洋学报,2004,26（2）:12-19.

[5]耿淑琴,王旭.拉尼娜持续年的渤海海冰[J].海洋通报,2001,20（2）:1-11.

[6]张云吉,金秉福,冯雪.近半个多世纪以来渤海冰情对全球气候变化的响应[J].海洋通报，2007.26（6）:96-101.

[7]张秀芝,裘越芳,吴迅英.近百年中国近海海温变化[J].气候与环境研究,2005,10（4）:799-807.

[8]柳艳香,高晓清.SCL与中国东部气候年代际变化[J].冰川冻土,2002,24（1）:46-50.

[9]李崇银,翁衡毅,高晓清,等.全球增暖的另一可能原因初探[J].大气科学,2003.27（5）:789-797.

[10]Friis-Christensen E,Lassen K.Length of the Solar Cycle:An Indicator of Solar Activity Closely Associated with Climate[J].Science,1991,254:698-700.

Analysis of the sea ice long-term trend in the Bohai Sea and the northern Yellow Sea

TANG Mao-ning,LIU Yu,LI Bao-hui,SUI Jun-peng

(National Marine Environmental Forecasting Center，Beijing 100081 China)

It is shown that the solar activities potentially exert significant influence on the intensity of sea ice in the Bohai Sea and the northern Yellow Sea.Based on the data sets from 1950—2010,the interannual variability of the sea ice is analyzed in the Bohai Sea and the northern Yellow Sea.The intensity of sea ice was decreasing from the 1950s to 1990s,while it has been intensified since 2000.The influence of solar activity to the sea ice was studied.It is shown that the solar activities potentially exert significant influence on the intensity of sea ice in the Bohai Sea and the northern Yellow Sea.The sea ice tends to be intensified compared to that in the last cycle if the sunspot period is longer,and vice versa.

Bohai Sea；sea ice；sunspot

P731

A

1003-0239（2012）02-0045-09

2011-11-01

国家公益项目“渤海海冰立体监测及高精度预警报技术研究示范”（201105016）；国家自然科学基金“渤海防波堤建设对海冰影响研究”（41176022）。

唐茂宁(1981-)，男，助理研究员，主要从事渤海及黄海北部海冰预报及研究。E-mail：tmn@nmefc.gov.cn