综述：芬兰冰务局对波罗的海海冰的监测及其运作模式

《Frontiers in Marine Science》：The Finnish Ice Service, its sea-ice monitoring of the Baltic Sea and operational concept

海冰监测与服务体系研究：以芬兰冰服务为例。芬兰冰服务隶属于芬兰气象局，自1915年起为波罗的海冬季航行提供冰图、冰预报及咨询服务，主要数据源包括卫星雷达（Sentinel-1、RADARSAT等）、冰breaker观测及海岸站人工测量。服务涵盖日冰图（PDF/NetCDF/SIGRID-3格式）、冰码（每日更新）、10日预报及年度冰季总结。国际合作包括与瑞典冰服务联合制图及参与Copernicus Marine Service。研究显示气候变化导致冰情复杂化，需发展自动化算法应对数据增长。

　　芬兰冰服务（Finnish Ice Service, FIS）是芬兰气象研究所（Finnish Meteorological Institute, FMI）的一个重要组成部分，主要负责提供波罗的海冰情信息。其职责源于芬兰的立法规定，旨在支持冬季航行的安全与效率。FIS的历史可以追溯到1915年，当时其前身开始进行定期的冰图绘制工作，以提供冰情信息。如今，FIS的服务对象包括冬季航行管理机构、冰船队、航运界、科研人员以及普通公众。其核心关注区域是波罗的海，服务周期通常从10月中旬持续到次年5月底，提供多种格式和产品的实时冰情信息。

FIS的工作基础是多种数据源的综合应用。这些数据包括卫星图像、冰船观测、沿海站点的人工观测、冰漂浮器以及数值模型的预测结果。其中，卫星图像尤其是合成孔径雷达（SAR）图像，是冰情监测的主要来源。SAR卫星通常在太阳同步极地轨道上运行，这意味着图像获取通常在清晨和傍晚进行。FMI利用这些图像进行分析，以绘制冰图并生成相关的冰情报告和冰情代码。在某些情况下，光学卫星图像也被使用，但受限于天气条件，如云层覆盖和低光照，其应用时间通常集中在3月之后。冰情报告通常在中午前发布，而冰图则在下午2点左右完成。冰情代码则在一天结束时生成并发布，以供导航需求。

FIS的日常运营依赖于多个关键系统和工具。例如，冰船队和海岸观测站提供的实时数据，是冰情分析的重要基础。同时，FMI开发了自己的冰情分析工具和软件，用于生成和发布冰情报告和冰情代码。此外，FIS与瑞典气象与水文研究所（Swedish Meteorological and Hydrographical Institute, SMHI）有着密切的合作关系，双方共同绘制冰图，这种合作模式自2017/2018冬季开始实施。FIS还积极参与国际冰情监测网络，包括国际冰图工作组（IICWG）和波罗的海冰情会议（BSIM），并是世界气象组织（WMO）的活跃成员。这种国际合作确保了FIS在国际冰情信息交流中的重要地位。

在数据存储和档案管理方面，FIS对其实时和历史冰情产品进行归档。最新的冰图以PDF格式发布在FMI的网站上，而历史冰图可按需获取，最早的可追溯至2001年。冰图分析结果还被存储在PostGIS数据库中，用于生成网格化和矢量格式的数据集。这些数据集以NetCDF格式存储，具有1公里的分辨率，覆盖整个波罗的海区域。此外，FIS还提供矢量格式的SIGRID-3冰图数据，这些数据自2019年冰季开始每日更新。

FIS不仅提供日常冰情监测服务，还承担科研和数据支持的角色。例如，FIS利用SAR图像进行冰情参数的自动提取，包括冰的类型、冰的浓度、冰的变形程度、冰的厚度和冰的运动情况。这些研究活动旨在提升冰情监测的精度和效率，并为冰情模型的改进提供依据。同时，FIS还与欧洲空间局（ESA）和Copernicus海洋服务（CMS）保持紧密联系，利用其提供的卫星数据和自动化产品，如海冰浓度（SIC）和平均海冰厚度（SIT）等。这些数据不仅支持FIS的日常运营，还用于科学研究和国际数据共享。

在冰情监测技术方面，FIS一直在探索新的方法，以适应日益增长的数据需求和更高的精度要求。例如，FIS正在开发基于机器学习和神经网络的自动化冰情分析工具，以提高冰情预测的准确性和效率。这些工具使用FMI的冰图数据作为训练数据，并结合其他数据源进行优化。此外，FIS还研究了多频率SAR数据的使用，以提高冰情监测的全面性。然而，由于多频率数据的获取较为困难，目前的研究和应用仍处于初步阶段。

FIS的冰情服务不仅对航运业至关重要，还对科学研究和政策制定提供了重要支持。例如，冰情数据被用于研究波罗的海的冰情变化趋势、气候影响以及冰情对生态系统的影响。这些数据还被用于制定和更新冰情相关的政策和法规，以确保冬季航运的安全和高效。此外，FIS还提供定制化的服务，如简报、特殊操作支持和统计分析，以满足不同用户的需求。

随着气候变化的影响，波罗的海的冰情正在发生变化。虽然冬季平均冰期有所缩短，但极端寒冷天气仍然可能发生，这可能对冰情监测和航运安全带来新的挑战。因此，FIS需要不断适应新的环境条件，更新其监测方法和技术。例如，冰情模型的改进和更精确的冰情预测，将有助于应对未来可能出现的冰情变化。此外，FIS还需要加强对冰情数据的实时处理能力，以应对日益增长的数据量和更高的用户需求。

总体而言，FIS在波罗的海冰情监测和研究方面发挥了重要作用。其历史可以追溯到19世纪末，随着技术的进步和需求的变化，FIS不断调整其服务内容和方式。如今，FIS不仅提供日常的冰情信息，还积极参与国际研究合作，推动冰情监测技术的发展。未来，FIS将继续致力于提高冰情监测的精度和效率，以应对气候变化带来的挑战，并确保冬季航运的安全和顺畅。