极地海冰的研究及其在气候变化中的作用

极地海冰作为全球气候系统的一个重要组成部分,通过影响大洋表面的辐射平衡、物质平衡、能量平衡以及大洋温、盐流的形成和循环而影响全球气候变化.从最初研究极地海冰的强度和承载力到目前海/冰/气相互作用全球气候耦合模型的建立,使海冰变化和全球气候变化紧密结合起来.这些研究领域主要有:海冰及其表层雪的物理特性和过程、海冰区域生态特征、海冰区与气候相关的反照率和物质平衡研究以及海冰气候耦合模型等大的领域.模拟显示,21世纪因为全球变暖,南北极海冰都将减少.海冰和全球气候系统其它要素之间的相互作用问题、极地海冰的厚度季节性区域性分布问题、极地海冰边界及范围变化趋势问题、生消关键过程及其影响因素问题、冰间湖的作用以及海气相互作用等将是未来重要的研究方向.     

水力与热力耦合的开河判别准则

寒带河流在春季往往会由于水力和热力因素的剧烈变化而引发冰盖溃决,国内俗称为"武开河"。这一现象会导致冰坝形成,造成巨大的自然灾害。通过冰盖断裂机理的力学分析,耦合热力对冰盖材料性质的影响,提出了一种开河判别方法。应用黄河河曲段实测原型资料进行验证分析,结果表明该准则判定结果与实际相符,是一种行之有效的判别准则。     

东北多年冻土地区地基承载力对气候变化敏感性分析

近年来,中国东北多年冻土地区正处于显著的增温过程中。由此导致多年冻土逐渐退化,并严重影响到构筑物的稳定性。以0.05 ℃的年平均气温上升率为背景,采用带有相变的传热学有限元方法,对中国东北多年冻土地区不同初始气温条件和不同含冰量类型冻土的地基温度状况以及季节活动层厚度变化进行了模拟;利用温度场有限元数值试验结果和已有承载力试验数据分析了不同类型冻土地基的力学性质对气温变化敏感性,评估了气温变化对各类冻土地基承载力的影响。气候变化对多年冻土地区构筑物稳定性影响程度取决于两个环节：其一,冻土地基温度状况对气候变化的响应;其二,冻土地基力学性质对地基温度变化的敏感性。研究结果表明,冻土地基含冰量和温度状态对其承载力随气温变化的敏感性具有显著的影响。含土冰层地基承载力对气温变化最为敏感,气温变化对高温冻土地区浅层地基承载力以及桩-土冻结强度影响较大;而深基础桩端冻土地基承载力受气候变化影响相对较小。     

Middle to Late Pleistocene lake‐level fluctuations of Lake El'gygytgyn,far‐east Russian Arctic

Lake El'gygytgyn, located in central Chukotka, Russian Arctic, was the subject of an international drilling project that resulted in the recovery of the longest continuous palaeoclimatic and palaeoenvironmental record for the terrestrial Arctic covering the last 3.6 million years. Here, we present the reconstruction of the lake‐level fluctuations of Lake El'gygytgyn since Marine Isotope Stage (MIS) 7 based on lithological and palynological as well as chronological studies of shallow‐water sediment cores and subaerial lake terraces. Reconstructed lake levels show an abrupt rise during glacial–interglacial terminations (MIS 6/5 and MIS 2/1) and during the MIS 4/3 stadial–interstadial transition. The most prominent lowstands occurred during glacial periods associated with a permanent lake‐ice cover (namely MIS 6, MIS 4 and MIS 2). Major triggering mechanisms of the lake‐level fluctuations at Lake El'gygytgyn are predominantly changes in air temperature and precipitation. Regional summer temperatures control the volume of meltwater supply as well as the duration of the lake‐ice cover (permanent or seasonal). The duration of the lake‐ice cover, in turn, enables or hampers near‐shore sediment transport, thus leading to long‐term lake‐level oscillations on glacial–interglacial time scales by blocking or opening the lake outflow, respectively. During periods of seasonal ice cover the lake level was additionally influenced by changes in precipitation. The discovered mechanism of climatologically driven level fluctuations of Lake El'gygytgyn are probably valid for large hydrologically open lakes in the Arctic in general, thus helping to understand arctic palaeohydrology and providing missing information for climate modelling.     

新疆额尔齐斯河南湾水文站开河规律探讨及武开河成因分析

1997年3月29日额尔齐斯河南湾水文站发生了有记录资料（1985年12月至今）以来唯一一次特殊“武开河”解冻冰情现象,冰情极其特殊且影响后果严重,有必要全面分析其特殊冰情现象、特征及其影响因素。利用“1997·3·29”推冰前后的实测冰情、气温、水位等资料,对特殊“武开河”推冰现象、特征及其主要影响因素进行分析,结果显示：相较于其他年份解冻期气温缓慢稳定上升,这次“武开河”推冰现象发生前气温偏低;受气温转正时间短,气温偏低和冰厚较厚因素制约,“武开河”冰情发生前整个河流断面无推冰迹象,岸边无融冰,只有冰上流水现象;上游开河略早,来水量增加迅猛。“武开河”发生与最大冰厚间无必然因果关系,但上游来水量的急剧增加,水位快速上涨对于“武开河”解冻冰情现象的发生起了决定性作用。新疆阿勒泰地区发生冰凌溃坝型洪水的风险较低,对冰凌灾害的研究与预防方面应主要加强对推冰现象及过程的研究与预警方面。     

旧桥加固施工工艺

由于交通量增大,荷载等级的提高以及使用年限等因素,各地病态桥梁不断增加,旧桥加固工作将必不可少,本文就贴钢板条补强和贴碳纤维布补强两种常用的加固方法作了简单介绍:旧桥状况调查是加固工作的基础,必须认真做好;裂缝封补是加固工作的一部分,它将会影响加固效果;贴钢板加固工艺简单,但提高承载能力的幅度有限;贴碳纤维布加固工艺能大大提高构件承载能力,但造价较高,两种方法要根据实际情况选用,将会达到经济实用的目的。     

冰层空气反循环快速钻进方法及冰屑运移研究

空气反循环钻进技术具有钻速快、能耗低、可不提钻连续取心取样、能有效避免积雪层漏失等优点,在冰层钻探中极具应用潜力。本文针对冰层钻探技术特点,提出了双壁钻杆式、双通道高压胶管式和寄生高压胶管式等三种空气反循环冰层钻探技术,分别介绍了其工作原理及特点。基于气力输送和气体钻井基本理论,对冰屑颗粒气体介质中的悬浮速度进行了分析,建立了单颗粒冰屑悬浮、运移方程和冰屑颗粒群悬浮方程,并设计了冰屑悬浮实验台,对冰屑悬浮所需的风速进行了实验测试。理论计算值与实验实测值吻合较好,最大误差约10.91%,可用本文建立的冰屑运动方程来计算实际钻进时携带冰屑所需的风量,为后续在极地实施冰层空气反循环钻进技术提供了依据。     

南极中山站附近固定冰生消过程观测

2005～2006年对南极中山站附近固定冰区海冰生消过程进行了系统观测。基于观测数据比较了2005年和2006年冰季固定冰生消过程的差异,分析了冰厚增长速率的日内变化和季节变化,讨论了积雪对固定冰生消的影响。2005年尽管冰生长期的负积温较大,但由于雪厚较大,其冰厚增长速率和最大冰厚都小于2006年的观测值;极夜期间冰厚增长速率的日内变化不明显,但极夜前和极夜后都存在明显的日内变化;中山站以北16km范围内的冰/雪厚度随离岸距离没有明显的变化趋势,但冰脊形成和冰山存在都会对局部的冰/雪厚度分布产生较大影响。     

带分舱板海上风电筒型基础承载特性试验研究

为正确评估分舱对于海上风电筒型基础承载特性的影响,对有、无分舱板的相同钢筒进行室内模型对比试验,分别得出在水平荷载及弯矩共同作用下和竖直荷载作用下的荷载-位移曲线,及筒内外侧壁土压力及顶盖土压力的分布规律,同时进行有限元分析模拟。试验和计算结果表明：在竖向荷载作用下,分舱板使基础的极限承载力略有提高,分舱板分担了筒顶盖和筒壁的竖向承载,降低了顶盖的承载比例;在水平荷载和弯矩共同作用下,分舱板为筒型基础提供了较大的抗拔承载力,使筒型基础在水平和弯矩荷载作用下的极限承载力提高了20.2%,降低了极限状态下的水平位移和倾角。总之,分舱板不但可以提高海上风电基础施工浮运过程的稳定性,还可以提高基础运行时的极限承载力。