受北方持续寒潮的影响，2009-2010年冬季渤海出现了历史罕见的严重海冰冰情。本文利用MODIS250M遥感影像结合实时气象数据（累积冻冰度日）开展2009-2010年冬季渤海冰情的时空演变监测和有效评估。我们利用每天连续对地观测的MODIS L1B250M遥感数据，采用比值阈值分割法结合目视解译快速提取海冰分布范围，计算出海冰面积，分析海冰时空分布及其演变特征。我们发现在2010年1月23日渤海海冰面积上升到峰值31849km2，约占渤海面积的40.8％;但到了2010年2月12日辽东湾海冰面积高达26700krn2，约占辽东湾面积的90.0％。同时我们利用实时气象数据研究了海冰形成与发展的关键控制因素。海冰的快速形成与扩展是在异常寒冷天气背景下由来自北方连续寒潮引发急剧持续降温所致。辽东湾累积冻冰度日和海冰面积之间有较高的吻合度和相关性(R2=0.72)，可以说累积冻冰度日是控制海冰发展的关键因素。累积冻冰度日增加是海冰聚集的主要因素，其变化幅度可以做为海冰扩展速度的重要指示，增加幅度越大海冰扩展越迅猛。急剧的降温引起的累积冻冰度日持续增加是导致2009-2010年冬季渤海严重冰情的重要因素。海冰的扩展和消融滞后于气温的降低和升高，存在7天左右的滞后效应。渤海海冰的空间分布特征是沿着近岸密集聚集分布，并逐渐由近岸向离岸方向扩展。　　 在大空间尺度范围上估算海冰厚度是一个挑战。本文提出了一种基于MODIS遥感数据大范围定量估算海冰厚度的有效方法，这种方法是基于海冰反照率和海冰厚度之间的指数关系模型。2009-2010年冬季我们一共选取了18景EOSMODIS L1B数据用于渤海海冰厚度的估算及其时空演变的监测。我们采用Lebedev和Zubov热动力学经验模型计算的冰厚结果验证MODIS数据反演的海冰厚度。统计分析结果表明MODIS反演的冰厚和验证模型计算的结果之间有很好的吻合度和显著的相关性(R2=0.864和0.858; RMSE=1.47和0.62)，证明了我们的反演算法是可靠和适用的。2009-2010年冬季整个渤海海冰平均厚度变化范围为3～21 cm。最大冰厚于一月下旬和二月中旬出现在辽东湾，约为40cm。该冬季的不同日期在渤海的不同海域中海冰厚度的发展演变及空间分布特征呈现明显的空间异质性。多时相的海冰厚度及空间分布图显示海冰首先沿海岸生成，然后逐渐从近岸往外向离岸方向扩展。冬季渤海海冰首先出现在辽东湾，然后逐渐由北向南扩展到渤海湾和莱州湾，而海冰消融的顺序（由南至北）与此正好相反。研究结果还表明海冰面积及厚度与θ（θ=cumulativeFDD-3*cumulativeTDD）密切相关，随着θ的增加海冰随之扩展且不断增厚，而随着θ的减少海冰随之消融且逐渐变薄。　　 本文提出了一种基于灰度共生矩阵（Gray Level Co-occurrence Matrix，GLCM）纹理特征分析的MODIS海冰检测方法，分析海冰和海水的纹理统计特征差异，确定了可用于识别海冰和海水的纹理统计特征量，通过特征量阈值分割分离海冰和海水，准确检测出海冰范围和外缘线，提高了海冰的可探测性和检测精度。这种纹理特征分析方法解决了常规方法中存在的因海冰和悬浮泥沙光谱相近而产生混淆和误判的问题，即将悬浮泥沙误判为海冰或将海冰误判为悬浮泥沙的问题，较好的消除了悬浮泥沙对海冰提取的影响，提高了海冰的检测精度。在纹理统计特征量的选取方面，Variance、Homogeneity、Contrast、Dissimilarity、Entropy和Second Moment六个特征参数差异相对较大，均可较好的用于检测海冰。通过与30M空间分辨率HJ1B-CCD影像的对比验证，检测结果准确可靠，符合海冰实际分布情况。与常规方法相比，该方法提高了海冰的可探测性，有更好的优越性和可靠性。　　 本文以渤海湾区域500M分辨率的MODIS数据为例，基于灰度共生矩阵(GLCM)提取图像相异性纹理特征，提出了融合纹理特征的支持向量机(SupportVector Machine，SVM)冰冻区MODIS影像分类及海冰信息提取方法，利用混淆矩阵中的统计参数评价了分类效果，并与其他常用分类方法对比。结果表明融合纹理特征的SVM分类总体分类精度88.02％，Kappa系数0.84，海冰类别的用户/制图精度分别为85.23％/97.02％，海冰类别的条件Khat系数，即K海冰为0.79。对比非监督分类(I SODATA)、监督分类（最大似然）、纯SVM分类，总体分类精度分别提高了11.15％、5.50％和0.69％，Kappa系数分别提高了0.14、0.05和0.01，海冰的用户精度分别提高了-0.56％、11.22％和1.65％，制图精度分别提高了28.93％、1.28％和0.64％，K海冰分别提高了-0.01、0.16和0.01。研究结果表明融合纹理特征的SVM分类方法具有良好的分类效果，更适用于提取图像中海冰信息，提高了冰冻区影像的制图精度。　　 本文利用渤海冰期数据、渤海历史冰情数据以及渤海历史海冰面积数据分析并研究了渤海冰情演变及区域气候年代际变化特征。渤海冰期有一定规律性和周期性，冰期约3～4个月，其中以辽东湾冰期最长，渤海湾次之，莱州湾冰期最短。从1895年至2010年，渤海基本每年都有不同程度的结冰现象，冰情等级随年份不断波动，从1级到5级不等，大部分年份冰情集中在2级和3级（即偏轻冰年和常冰年），少数年份为1级、4级和5级（即轻冰年、偏重冰年和重冰年），总体呈现正态分布。以1972年为分界点可把1950-2010年渤海冰情变化划分为两个阶段，分别为1950-1972年的冰情偏重阶段和1973-2010年的冰情偏轻阶段，以1972年划分的这两个阶段是反映冰情演变的年代际阶段变化，而1972年是这种阶段变化的转折点，这为全球气候变暖提供了一个区域佐证。渤海全海域近24年冰情严重年份分别集中在2001和2011这两年附近，间隔周期约10年左右;海冰面积高值一般集中在一月中下旬和二月上中旬，近24年渤海海冰面积最大值出现在2011年的一月下旬，约36074km2;2010年渤海冰情与其他年份冰情有显著不同的地方:一月和二月各旬海冰面积都是高值，说明冰封期持续时间长，海冰分布范围大，实属历史罕见。海冰成为了2010年中国海洋主要灾害之一。