全球气候变暖与极地区域冰川加速消融有着最直接的联系。海冰作为全球气候系统的重要组成部分,它的变化不仅影响着海气间的能量、动量的传递交换,还将造成盐度突变层的不稳定性,进而引发冰雪淹没、冰川洪水等自然灾害,这些最终都将威胁着人类居住生存环境的安全,所以海冰的动力学研究越来越得到科学界的高度重视。冰-水界面的拖曳系数作为海冰动力学研究中的重要参数之一,其参数化方案也在逐渐发展和完事中。目前的海冰拖曳系数参数化方案未考虑海洋分层的影响,随着冰川消融的加剧造成盐跃层深度变浅,盐跃层对海冰运动的影响不容忽视。本文利用PIV(粒子图像测速)技术在实验室物理模拟冰脊与分层流体的相互作用进行研究。首先,在冰脊与单双层流体相互的拖曳力变化规律基础上,应用PIV(粒子图像测速)技术原理于冰下流场测试,获得流场速度分布图像。该技术克服单点式测量的局限性,可精确有效的测量二维流场的流速分布特点。实验室物理模拟试验克服了野外观测的环境影响和技术的限制性,并方便人为控制试验条件。将两种研究方法结合,通过计算密度、沉降速度等参数,选取适当的示踪粒子,利用水槽建立分层系统模拟北冰洋变浅盐跃层、制作不同的冰脊模型、标定模型运动速度、实验装置和设备并设计实验方案,使得实验数据满足精确度要求。其次,对3种倾角的冰脊模型在五种入水深度,11种运动速度共165组工况进行单层流场观测,并对6种倾角的冰脊模型在5种入水深度,11种运动速度共330组工况进行双层流场观测拍摄,发现冰脊尾流场区域存在明显的涡流,涡动区域随冰脊入水深度的增加、冰脊运动速度的增大和冰脊倾角的增大而增大,且在入水深度相同时,涡流场随模型运动速度在一定范围内的增大出现多个涡动中心。此外,冰脊运动过程中,在分层流体界面处激起内波,且波高与入水深度、运动速度和冰脊倾角呈正相关。分别统计内波波峰与波谷的垂直距离发现,垂直距离随冰脊倾角和入水深度增加而增加,随冰脊运动速度呈非单调性变化,波峰随冰脊倾角和入水深度增加逐渐靠近冰脊尾部,而随运动速度增加逐渐远离冰脊尾部。最后,将PIV实验结果与冰-水作用的冰下单双层流场的冰脊拖曳力及尾流流场的变化规律进行对比。在单层流中,冰脊拖曳力随冰脊倾角、入水深度和运动速度均呈单调增加,其中冰脊倾角对冰脊拖曳系数的影响最显著。在双层流体中,冰脊拖曳力随冰脊倾角和入水深度的变化与单层流中的变化类似,但随运动速度呈非单调性,进而分析得出结论,双层流中的冰脊拖曳系数受冰脊倾角和弗洛德数共同影响。通过PIV实验结果进一步验证了在双层流中内波的产生会对冰脊运动产生阻力,进而造成拖曳系数非单调性变化规律。