海冰是气候系统的重要组成部分，海冰边缘区（Marginal Ice Zone，MIZ）是海冰生消的重要场域，在南极海冰近年发生大变化中扮演不可或缺的作用。由于冰缘区自然环境恶劣，现场观测能力和资料极为有限，而传统遥感方法对冰缘区复杂条件缺乏适用性，极大地限制了冰缘区监测能力和关键过程的科学理解。

为解决海冰边缘区观测的难点和突出问题，近年来，清华大学地球系统科学系徐世明副教授课题组构建了基于海洋测高动力卫星的冰缘区新型反演方法和数据集，分别针对传统脉冲限制雷达高度计、延迟多普勒雷达高度计等不同类型测高卫星了一系列冰内风浪的探测算法，并在此基础上构建了基于CryoSat-2卫星的北极大西洋扇区冰缘区气候数据集（Zhu et al., ESSD 2024）。

图1. 强风暴事件所导致的风浪可在海冰长距离传播。

由于南大洋冰缘区广袤，单颗卫星对冰缘区的覆盖有限，通过四颗测高卫星的时空融合(图1.b/c)，可对气旋和冰缘区天气尺度过程形成系统覆盖。通过观测发现，南大洋威德尔海-印度洋扇区在2019年7月所经历的强风暴事件以及风浪影响冰缘区（图1）发现，该月月初在该区域产生了爆炸性气旋、形成了浪高超过8米的大浪，进而在威德尔海东部（东经10度）位置进入海冰（南纬59度），并向南传播超过600公里。

冰缘区的新型反演方法和数据进一步揭示了南大洋复杂的风浪-海冰相互作用，提出了基于冰缘区的海冰厚度估计方法，为南大洋海冰物质平衡研究提供了新思路。研究揭示了强气旋对南大洋海洋和海冰的重要影响，为极地海洋-海冰相互作用研究提供了新方法和数据参考。成果以“基于多源雷达测高卫星融合的南大洋海冰边缘区精细观测--2017年7月威德尔海和印度洋扇区实例研究”(Detailed Monitoring of Antarctic Marginal Ice Zones by Satellite Radar Altimeters - A Study of the Weddell Sea/Indian Sector in July 2017为题，在《地球物理研究快报》（Geophysical Research Letters）发表。

相关工作得到国家自然科学基金，科技部重点研发计划重点专项等项目的支持。清华大学地球系统科学系徐世明副教授为论文的第一作者和通讯作者，合作者包括地学系博士毕业生朱维欣、周璐（共同通讯），2023级博士生刘思琦，清华大学土木工程系程晓辉教授，澳大利亚塔斯马尼亚大学Alexander Fraser教授、韩国极地研究所Clare Eayrs研究员和南非开普敦大学Marcello Vichi教授等国际合作者。

全文链接：

Shiming Xu*, Weixin Zhu, Lu Zhou*, Siqi Liu, Alex D. Fraser, Xiaohui Cheng, Clare Eayrs, and Marcello Vichi. Detailed Monitoring of Antarctic Marginal Ice Zones by Satellite Radar Altimeters – A Study of the Weddell Sea/Indian Sector in July, 2017, Geophysical Research Letters, 52, e2025GL115782, doi:10.1029/2025GL115782.

Weixin Zhu, Siqi Liu, Shiming Xu*, and Lu Zhou. 2024. A 12-Year Climate Record of Wintertime Wave-Affected Marginal Ice Zones in the Atlantic Arctic based on CryoSat-2, Earth System Science Data, 16, 2917–2940, doi:10.5194/essd-16-2917-2024.

供稿：徐世明

编辑：王佳音

审核：耿睿