海冰厚度的现场图像测量方法

在寒区海洋工程开发中,海冰厚度是主要环境参数.为了监测海冰厚度的变化与分布,人们已经尝试了多种方法.利用图像测量冰厚,该方法在石油平台安装摄像机,记录冰与结构作用破坏断面,监测冰厚度的变化.分析了现场测试中的误差,并给出了部分连续记录的冰厚度变化.     

雷达技术在水文冰厚测量上的应用试验

通过比测试验,分析论证了使用雷达技术进行天然条件下河流冰厚测量与传统方法冰厚测量的区别,对测量误差进行了分析,闸述了应用雷达技术可快速、准确测量冰厚的优点。     

冰与锥体作用破碎周期及破碎长度分析

在渤海加锥石油平台的现场测量中, 发现了明显的冰激锥体结构振动现象.基于现场实验测量数据, 对冰破碎周期进行了统计分析, 结果表明: 破碎周期的分布为对数正态或者正态分布.假定冰的一次破碎过程对应一次冰力变化, 则冰力周期与破碎周期具有相同的分布.结合同步测量的冰速、冰厚资料, 分析了冰厚、冰速与冰板破碎长度之间的关系.研究表明, 冰的破碎长度约是冰厚的7倍, 冰速对破碎长度没有明显影响.     

不冻孔测桩式冰厚测试仪简介

不冻孔测桩式冰厚测试仪，改变了测量水冰厚的传统,经不但结构简单，使用灵活，省时省力，安全性能良好，而且测量的数据精确，适用范围较广,可以随晨在结冰地区的江河，水库，湖泊等水体测得冰厚，水浸冰厚和冰花等数据，以满足水利水电工程和其他方面的建设的需要。     

中国第19次南极科学考察中海冰调查技术介绍

介绍了第19次中国南极科学考察中海冰走航和定点调查使用的一些新技术.实践发现这些辅助技术可以提高裸眼观测的准确性, 它们同样可以应用于渤海海冰和内陆河冰的现场调查.其中可视技术、船舶雷达跟踪技术和冰层厚度变化过程测试技术应用前景宽阔, 介绍了它们的测试目标、原理、组成和运行性能.     

冰厚变化的现场监测现状和研究进展

根据湖河海冰、冰川冰资源与环境中的自然科学问题及冬季冰区结构物安全运行管理中的工程科学问题对冰厚度时空变化资料的要求,总结了现行冰厚度变化过程监测方法的适用范围和优缺点。强调目前所获数据因连续监测时间短,精度达不到毫米级,对建立和检验冰物质平衡同环境条件的预报模式提供不了强有力的支持。为此发展了新的冰厚度变化过程监测方法,它们包括直接探测冰层界面位置的接触式和利用气、冰、水电导率差异的标尺式高精度冰、雪层生消过程自动监测设备。详细描述了它们的工作原理、研究进展、适用范围和在极地海冰以及国内河冰实践获得的初步结果。     

东南极内陆格罗夫山地区冰厚及冰下地形特征

中国第30次南极科学考察队格罗夫山分队(CHINARE30, 2013-2014年)利用雪地车载深层探冰雷达在东南极格罗夫山地区开展了测线总长度超过200 km大范围、高分辨率的冰厚及冰下地形调查, 获得了哈丁山北部和萨哈罗夫岭与阵风悬崖之间详细的冰厚及冰下地形特征. 通过对雷达数据分析表明, 哈丁山北部区域平均冰厚为580 m, 最大冰厚超过1 000 m, 出现在该区域的东北方向, 而东南方向冰厚相对较小; 萨哈罗夫岭与阵风悬崖之间区域的平均冰厚为610 m, 最大冰厚超过1 100 m, 该区域槽谷发育十分成熟, 槽谷形态近似呈U型. 通过对雷达剖面影像的筛选和分析, 推测在格罗夫山地区可能存在2个液态冰下湖泊.     

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。     

基于压差式水位传感器的冰层厚度自动监测系统

本自动监测冰厚装置原理,是通过测量冰层底面与冰下水中一固定端之间垂直距离来实现的。该距离是一只浮桶从固定端运动到冰层底面的行程。随浮桶一起运动的压差式水位传感器分别给出浮桶位于固定端和冰层底面的位置,而浮桶的运动则依靠数据采集仪控制浮桶内水泵排吸水改变浮桶的重力来实现,并且该仪器能够记录传感器的信号和设置水泵开关的开、闭时间。为了避免浮桶对冰层厚度变化的影响且浮桶不至于与冰层底面冻结,浮桶只是在测量行程时上浮到冰层底面,其他时间均在固定端位置。文中给出系统的工作原理和现场实测结果的初步分析。     

机械冰鑽的設計

封冻河流測量冰厚是一項很繁重的工作。尤其在黑龙江、松花江、鴨綠江等河流,冰厚达1～2公尺,在这样冰厚的測站进行一次冰厚平面图的测量工作是非常繁重的,其原因固然是因为冰厚平面图本身的任务龐大,但是目前的測冰工具还相当落后也是其中的主要原因。为了改进冰鑽的落后現象,我認为它主要的途徑有兩种,一是“机械”冰鑽;一是电力冰     

现代冰川体积变化研究方法综述

冰川作为气候变化的指示器,在气候变暖的趋势下呈加速退缩的趋势。冰川消融加速对海平面上升、区域水循环和水资源可获取性均有重要影响。冰川体积作为冰川研究的一项重要内容,越来越被研究者关注。围绕极地冰盖、山地冰川体积研究概况,较系统地总结分析研究冰川体积变化的方法,主要包括传统测量方法、统计公式法、冰川地形测量法和遥感监测法,现代冰川体积变化的研究也由传统的实地测量、统计公式法等向遥感监测研究发展,并分析各方法在主要冰川类型中的应用情况。借助遥感手段监测冰川动态变化可有效解决高寒山区资料受限的问题,成为冰川学发展的重要趋势。     

西南某水电站层状建基岩体松弛特征研究

建基岩体开挖松弛及其形成的松弛带是水利水电工程中一种常见的现象,对建基岩体的岩体质量有重要的影响。建基岩体在开挖后必然产生新的爆破裂隙,同时伴随开挖卸荷、应力的释放,尽管岩体并未发生进一步风化,但因岩体发生松弛、卸荷,在浅表部形成松弛带,因此,确定松弛带厚度及其分布,更有效地对松弛、卸荷岩体进行处理具有重要的工程实际意义。本文在现场地质环境条件调查、原位声波测试及室内综合分析的基础上详细地对一重力坝层状建基岩体的松弛带厚度及其特征进行了研究,并分析了建基岩体产生深部松弛的原因,在此基础上分析了对建基岩体工程特性的影响,其成果对类似工程的坝基开挖实践具有指导作用。     

青藏高原东南部海洋型冰川物质平衡研究进展北大核心CSCD

青藏东南部海洋型冰川具有独特的气候敏感性,普遍呈现加速退缩趋势,这不仅影响区域水资源安全,而且伴生了相应的冰川灾害,是当前青藏高原冰冻圈变化研究的热点区域之一。本文对海洋型冰川物质平衡时空变化特征进行了综述,2000年以来冰川总体处于物质亏损状态,其平均物质平衡介于-0.66~-0.61m w.e.·a^(-1)之间;同时总结了海洋型冰川物质加速变化的驱动因素以及新特征。当前海洋型冰川物质平衡变化研究受观测数据缺乏和模型模拟不确定性等问题限制,尤其现有模型对冰面裂隙增多与扩张、冰崖-冰面湖-表碛相互作用、冰内冰下过程、冰崩、末端冰湖水-冰相互作用等过程的描述过于简化或基本缺失,其机理及影响仍存在较大的不确定性。未来需加强海洋型冰川物质平衡的综合监测,基于多数据和多方法的集成研究提高模型对冰川物质平衡多物理过程的耦合与模拟能力,为开展海洋型冰川物质变化的区域水资源效应和致灾效应研究奠定基础。     

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674987112001302

We present relative sea level （RSL） curves in Antarctica derived from glacial isostatic adjustment （GIA）predictions based on the melting scenarios of the Antarctic ice sheet since the Last Glacial Maximum （LGM）given in previous works.Simultaneously,Holocene-age RSL observations obtained at the raised beaches along the coast of Antarctica are shown to be in agreement with the GIA predictions.The differences from previously published ice-loading models regarding the spatial distribution and total mass change of the melted ice are significant.These models were also derived from GIA modelling; the variations can be attributed to the lack of geological and geographical evidence regarding the history of crustal movement due to ice sheet evolution.Next,we summarise the previously published ice load models and demonstrate the RSL curves based on combinations of different ice and earth models.The RSL curves calculated by GIA models indicate that the model dependence of both the ice and earth models is significantly large at several sites where RSL observations were obtained.In particular,GIA predictions based on the thin lithospheric thickness show the spatial distributions that are dependent on the melted ice thickness at each sites.These characteristics result from the short-wavelength deformation of the Earth.However,our predictions strongly suggest that it is possible to find the average ice model despite the use of the different models of lithospheric thickness.By sea level and crustal movement observations,we can deduce the geometry of the post-LGM ice sheets in detail and remove the GIA contribution from the crustal deformation and gravity change observed by space geodetic techniques,such as GPS and GRACE,for the estimation of the Antarctic ice mass change associated with recent global warming.     

A review of changes monitoring in the Antarctic ice shelves北大核心CSCD

冰架是南极冰盖物质损失的主要出口。南极冰架动态变化和物质平衡的研究对揭示南极地区的气候变化具有重要的参考价值。本文从表面融化、冰流速、前缘崩解、底部融化和物质平衡五个方面入手,对近些年来南极冰架变化监测的研究进展进行梳理和归纳总结,综述了它们的观测方法、观测结果、机制分析及当前面临的问题。极地观测卫星和现场观测网络的发展、冰架多维度综合分析及数值模拟研究的推进,将有助于进一步揭示冰架变化因子之间的耦合作用及其演变机制,为全球增温影响南极冰盖/冰架的物理机制研究及其变化预测提供重要依据。     

基于光滑质点流体动力学的海冰热力-动力数值模式

考虑海冰热力因素对其厚度、密集度的影响,在光滑质点流体动力学(SPH)基础上发展了一个海冰热力-动力数值模式。该模式既解决了传统欧拉有限差分法和质点网格法存在的数值扩散问题,同时弥补了光滑质点动力学海冰动力模式未考虑热力因素的不足,具有精确模拟冰缘线运动、计算精度高等优点。首先介绍了光滑质点流体动力学的基本原理,并对海冰生消的热力因素进行了分析,将影响冰厚和密集度的热力因素引入到光滑质点流体动力学的海冰动力模式中,得到该热力-动力模式的控制方程。应用该数值模式对渤海海冰进行了48 h数值模拟,得到了海冰厚度和速度矢量的分布规律;对JZ20-2海域的海冰厚度、冰内温度场分布以及热力因素的变化特性进行了讨论。数值模拟结果表明,该数值模式能够很好地适用于渤海海冰数值模拟,是一种有效的海冰数值模拟方法。     

Irreversible thermodynamic treatment of frost heave

The coupled transport of mass and heat which occurs in frost heave, is described by irreversible thermodynamics. The approach is macroscopic phenomenological and thus it correlated macroscopic measurable parameters. It avoids as far as possible details about mechanism and is therefore complementary to derivations by, e.g., Everett (1961) based on microscopic models. A new derivation is given for the coupling between the transport of liquid water and the transport of heat from 0°C to the ice lens. Assumption of local equilibrium in this region is not necessary. The temperature difference over the region causes a water flux, which in turn causes a build-up of pressure gradients.     

南极纳拉海峡固定冰生长、结构、盐度和氧同位素组成

采用第19次中国南极科考采集的冰芯样品、数据,基于海冰的"冻结日"记录,使用海冰一维热力学模型来计算纳拉海峡固定冰的生长厚度.考虑气象条件以及冰情观测结果,将该模型的计算海冰厚度和实测厚度进行比较发现,在纳拉海峡存在着多年生长的海冰.对采集于南极洲中山站附近纳拉海峡的固定冰冰芯样品进行结构、盐度和稳定氧同位素(δ18O)分析,获取了海冰的结构和盐度剖面特征、冰芯雪冰、附加冰的含量、雪冰中的雪以及全部冰芯中雪所占的百分比.结果表明:样品冰芯具有典型的海冰特征结构,如柱状冰水平方向的C轴以及上部粒状冰层和下部柱状冰层结构特征,部分柱状冰中间存在着粒状冰夹层;盐度和δ18O剖面也显示了多年冰生长的证据.海冰的结构和氧同位素特征表明,纳拉海峡固定冰的生长主要受热力学过程控制,其结果和2000年1月至2003年2月人工冰情观测结果一致,观测中没有发现冰脊、叠置等动力过程.附加冰在冰芯中所占的比例平均为5.01%.使用不同的同位素标准来区分雪冰层,估计研究区域平均有多达16.4%～37.9%的雪冰,海冰粒状层中雪的部分约占全部冰厚度的0.8%～23.5%.     

基于CryoSat-2卫星测高数据分析南极海冰厚度的时空变化

利用卫星测高数据能够获取大尺度、长时序的海冰厚度信息。相较于北极,目前南极海冰厚度特别是近期变化信息仍很缺乏。基于2013-2018年的CryoSat-2卫星测高数据,采用最低点高程法和静力平衡方程模型反演了近6年逐月平均海冰厚度并分析其时空变化规律。结果表明：2013-2018年南极海冰厚度整体呈现先上升后下降的趋势,其中,2014-2017年年平均海冰厚度表现为快速变薄。南极较厚的海冰集中在威德尔海西南海域,最大值出现在该海域2014年的7月（6.27 m）。年平均海冰厚度在2017年达到最低值。南极海冰厚度的时空变化研究可为深入研究海冰变化与全球变化的关系提供参考。