海冰是全球气候变化的敏感因子，但目前对于大范围海冰表面形态的精细刻画仍存在诸多困难。日前，北京师范大学极地遥感研究团队博士生李腾与英国纽卡斯尔大学、诺桑比亚大学及加拿大环境局有关专家合作，利用海冰无人机遥感数据，首次系统评价了无控制点摄影测量的精度分布，并揭示了海冰表面的精细结构特征。相关成果4月14日以封面文章发表在国际期刊《遥感》上。

2016-2017年，参加中国第33次南极考察的北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院科研人员，利用新型“极鹰III号”小型无人机系统，对“雪龙”号通往中山站的海冰断面进行了无人机遥感作业，并成功获取了3个架次的南极夏季固定冰无人机遥感数据。

“这是我国首次将固定翼无人机技术用于南极大面积海冰测绘工作，支持‘雪龙’号破冰和卸货保障，之前都是由海冰判读员手持GPS乘坐直升机进行目视探路。”李腾告诉《中国科学报》。

研究表明，在无控制点的情况下，无人机摄影测量能够达到亚米级制图精度，在经过地理校正后的正射影像和数字表面模型上，能够准确地识别冰貌起伏形态，尤其是冰脊的精细特征。

“冰脊是海冰形变的主要表现形式，它的结构与分布能够从动力和热力两个方面影响海冰与海洋、大气的相互作用，而这也正是利用传统卫星平台研究海冰的难点所在。”加拿大环境部资深研究员、海冰物理专家默罕默德·绍克尔说。

该成果获得了国际同行的高度评价，三位匿名审稿人表示：“很有趣的研究成果……数据独特，论文填补了重要的空白”，“乐于见到作者所用的直接地理配准方法有效，在海冰研究中将会十分有用”，“一项开创性的工作得以恰当地展示”。

“利用轻小型无人机平台对固定冰进行测图，在未来的海冰研究和极地考察中将会有广阔的应用前景，比如基于时间序列刻画海冰消融过程，揭示海冰形变的力学机制指导‘雪龙’号破冰路线，规避后勤卸货和冰上运输的风险等。”论文通讯作者、北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院院长程晓表示，未来他们还将继续利用无人机平台，与国内外的学术同行开展更加广泛深入的合作。

无人机观测提供了海冰表面地形的详细特征，特别是冰脊的精细尺度特征，这对卫星系统仍然是一个挑战。研究人员认为，无人机观测将在海冰研究和极地探测方面具有广阔的应用前景，例如观测海冰融化过程，帮助引导破冰船并降低运输风险。

Polar Hawk-III是一种带有集成遥感系统的固定翼无人机。它由飞马机器人实验室和北京师范大学共同开发。它的翼展为1.6米，重约3.3千克，售价为6，500美元。

 海洋所等在南极冬季云对夏季海冰强迫定量分析方面获进展

中国科学院海洋研究所海洋地质与环境重点实验室黄海军课题组博士王云鹤、副研究员毕海波同美国哥伦比亚大学教授Xiaojun Yuan合作，在南极冬季云对夏季海冰的强迫定量分析方面取得新进展，研究成果4月1日在地学杂志Journal of Geophysical Research-Atmospheres在线发表。

2011年7月850hpa（a）位势和风异常（b）气温异常（c）绝对湿度异常（d）垂向压强变化速度图

（a）2011年冬季云强迫海冰生长估算量，蓝线代表2012年2月的海冰范围线，黑线代表2011年2月的海冰范围线；（b）海冰经2011年冬末至2012年夏末漂流后的重塑场；（c）2012年夏季海冰密集度异常分布；（d）相比2010年9月，2011年9月海冰厚度变化量。

文章提出一种新的海冰消长机制——冬季云负异常对于来年夏季海冰起着不可忽视的作用，并从位势、风、气温、水汽等气候因素分析得出2011年南极冬季云负异常是由大尺度大气循环驱动形成。统计云对表面的长波辐射和短波辐射的影响，可得到云对海冰作用的能量收支。利用海冰生长模型计算出海冰的变化量。2011年冬季云的负异常造成南极大部分海域海冰增厚，其中威德尔海海冰增厚30.2cm。这些生成的海冰经2011年冬末至2012年夏末漂流和重新组合，得到的重塑模式与2012年实际海冰异常的分布一致，因此冬季云负异常在来年夏季海冰分布方面扮演重要角色。该研究结果为海冰变化机制增加了新思路，为海冰预报及气候预测提供重要参考。