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图 ２ 黄河什四份弯道 ２０２０—２０２１冬季气温和雷达探测与热力学模拟冰厚过程线
学生消条件，此时雷达探测冰厚已达 ０．１６６ｍ。这个厚度表明 １２月 １１日至 １４日间，冰厚既有热力学
生长贡献，也有动力学增长贡献。在图 ２（ｂ）雷达探测冰厚过程线上能发现 １２月 １１日至 １４日间冰厚
迅速增加，并在 １３日 １７∶００～１８∶００有一个冰厚突增；２１∶００～２２∶００有一个冰厚突增。２次突增使冰
厚增加 ２１ｍｍ，这是短期内热力学生长不可能产生的增量。从 １４日符合热力学生长条件到 １７日封河，
冰面未有变化。２０２１年 ２月 １８日 ８∶００至 ２１日 ８∶００，气温开始升高，冰厚保持不变。但在 ２月 ２０日
１１∶００—１４∶００间冰厚有 ２５ｍｍ的突增；２月 ２１日 １０∶００—１４∶００有 ３０ｍｍ突增；２月 ２２日 １１∶００—
１４∶００有 ２５ｍｍ突增；２月 ２３日 １１∶００—１３∶００有 １５ｍｍ突增；２４日 ７∶００—８∶００，１３∶００—１４∶００共计
有 ２０ｍｍ突增。这些冰厚突增体现解冻期的冰层下有冰花增厚，而且冰花多数出现在气温较高的 １０∶００—
１４∶００期间。从雷达探测冰厚过程线上分析，尽管冰花增厚不大，但雷达可以探测到。由于冰花的含
水量很高，理论上雷达探测冰厚会高估，但目前缺少实测证据。当冰厚减薄到 ０．２００ｍ，在水动力作
用下，冰层快速崩溃。２月 ２６日 ９∶００雷达下方是冰块和水，到 １４∶００就发生崩溃并消失殆尽。
除了冰花引起的雷达探测冰厚过程线上的突增点外，在该过程线上还能看到冰厚日变化量。尽管
结冰期和封冻期厚度日变化量很小，但它远大于黄河附近冰面有土黄色降沉的水塘及湖泊冰生消的日
变化幅度 ［１９ － ２０］ ，排除了正常冰热力学生长的日变化量，推断为雷达测试精度随气温日变化所致的放大
效应。如果将图 ２（ａ），图 ２（ｂ）数据的日滑动距平绘制在一起（图 ３），可见雷达探测冰厚日距平和水
文站记录气温日距平的频率分别是 ０．９６１５ｄ，０．９７５６ｄ，接近 １ｄ。二者基本一致并且符合日变化周期，
在相位上厚度距平峰值比气温的晚 １ｈ；随着春季昼长增加，气温峰值出现时刻越来越提前；另外整
个冬季的气温距平幅值基本一致，但厚度距平幅值在结冰期和解冻期明显偏高。这说明设定整个冬季
［１５］
雷达波速为 １６．７７０ｃｍ?ｎｓ ，会引起雷达探测冰厚系统误差，并与气温波动存在关联。而黄河处于冬
季相对气温高、辐照强的中纬度，除封冻期外，冰内会随冰温产生未冻水。另外，黄河冰内有不均匀
分布的泥沙包裹体，它们也会造成黄河冰介电常数不同于纯冰介电常数。
目前冰内未冻水含量不能在线监测，尽管控制未冻水含量的冰温也不属于常规测量参数，但它能
用含有气温、辐射、风速、云量、冰厚的热力学模型获得。如果将辐射对冰温的影响体现到这个热力
学模型中，那么气温和冰厚就成为控制雷达探测冰厚准确度的间接因素。

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