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。     

北极夏季海冰表面积雪层内水分含量的时空分布

根据中国第二次北极科学考察实测雪冰温度剖面数据,用一维热传导方程描述雪层温度场,优化辨识了雪层有效热扩散系数和热源。将零热源项作为积雪层中含水和不含水雪层的边界,确定出相应含水和不含水雪层的有效热扩散系数。结合干雪、水物理参数建立雪层内含水量的评估方法并给出北极夏季雪冰温度测试期间雪层内水分含量与温度的关系以及水分变化的时空分布。     

东准噶尔北缘乌伦古地区晚二叠世A型花岗质岩墙成因及构造背景

中亚造山带西南缘的东准噶尔地区出露大量晚古生代花岗岩,是揭示该造山带地壳演化的良好对象。在东准噶尔北缘乌伦古西北的阿克吉拉识别出一套走向与区域构造线总体垂直的晚古生代花岗质岩墙,其时代和成因研究对深入理解本区的构造演化具有重要意义。SHRIMP锆石U-Pb测年结果显示其侵位于晚二叠世(266±2 Ma)。岩石地球化学组成上,它们具有高硅(SiO2=75.66%~76.69%)、富碱(Na2O+K2O=8.67%~9.16%)、低钙(CaO=0.06%~0.14%)和镁(MgO=0.04%~0.06%)的特征;具有明显的负Eu异常(δEu=0.16~0.18)相对亏损Ba、Sr、P、Ti等,明显富集Nb、Zr、Th、Ta、Hf等高场强元素具有较大的Ga/Al值(>2.6),指示该花岗岩属弱过铝质A1型花岗岩。岩石具有正的εNd(t)值(+4.7)和年轻的模式年龄(655 Ma),暗示源区物质主要为年轻幔源物质。综合分析,推测该岩墙形成于后碰撞环境,由地幔上涌引起新生下地壳部分熔融而成。     

乌梁素海湖冰晴天反照率日变化特征的统计模型比较和分析

乌梁素海湖冰晴天反照率日变化具有双峰特征,利用当地太阳高度角同经纬度和儒历的关系,归一化到北京时,依此表达湖冰反照率日变化规律.基于具有指数函数形式的拉普拉斯、高斯、耿贝尔和柯西4种概率密度分布函数建立线性组合模型,对日出后到日落前太阳高度角大于5°时段内的反照率日变化数据进行拟合,发现拉普拉斯密度分布函数组合是最佳统计模型.它既能拟合太阳高度角大于5°时间范围内反照率日变化曲线的双峰特征,又能反映太阳高度角大于15°时间范围内反照率日变化曲线双峰之间的U型分布.该模型不仅形式简单,而且意义明确：尺度参数约为日长的一半,双峰位置与日出时刻关系密切;同时能体现2个反照率峰值的不对称性.为发展不同地区湖冰反照率日变化参数化方案奠定基础.     

神奇的球状冰(冰球、冰蛋)

大量球状冰集聚排列是自然界中较为罕见的现象,一般发生在浅滩、湖岸和河岸处.因球状冰形态特征的特殊性,常被称之为冰球、冰蛋.球状冰的形成与发展受气象、水动力和水滨地形条件等多因素共同控制,且具有一定的时空限制,必须在短时间内多因素协同干预才可能引发冰球集聚.正是凭借"制造"条件的苛刻性导致了冰球集聚现象的罕见,也造成了全球各地冰球出现的位置、形态和数量之间存在差异.已有来自于德国、俄罗斯、芬兰和加拿大等多个国家关于冰球现象的报道,但发生频率极少,约20～ 30年一次.近年来在吉林省的查干湖和四海湖发现了冰蛋现象,但关于球状冰从形成到大量集聚之间的定量研究依然缺少实测数据分析支撑.毫无疑问,来自大自然的神奇现象为科学探索研究提供了更多的动力和乐趣.     

基于遥感影像的北极海冰厚度和密集度分析方法

基于2003年7月至9月中国第二次北极科学考察所获取的大量海冰影像资料,完成了走航期间74.11°N-79.56°N,144.17°W-169.95°W范围内海冰厚度和密集度的提取。本文总结了从船侧录像中提取冰/雪厚度以及从航拍图像中提取冰密集度的方法,并描述了提高所取参数可靠性应采取的分析技术和现场调查的处理措施。本文方法具有一定的普适性,可以应用到渤海海冰和极地海冰的研究中。     

德尔斐法在江苏省风电行业气象服务效益评估中的应用

利用德尔斐法和对比分析法,选取江苏龙源风力发电有限公司为典型调查单位,对江苏风电行业气象服务效益进行实际评估,结果表明,德尔斐法简单易行、便于操作;在风电运营的各环节中,风电生产环节对气象服务需求较高,尤以生产维护、防大风、雷暴等灾害性天气最为明显.     

冰脊间遮掩作用对冰?水拖曳力影响的实验研究

为定量研究多冰脊之间的尾流遮掩作用对海冰漂移运动的影响,物理模型试验（试验有限水深为0.45 m）测量了多冰脊拖曳力的衰减变化。冰脊模型选用底角为45°的等腰直角三角形,选取了4种入水深度、9种冰脊间距进行测量。试验得到了前后冰脊拖曳力及其比值在尾流遮掩情况下的变化规律。前冰脊拖曳力与单冰脊情况一致,与冰脊速度的平方保持线性关系;而后冰脊在间距较小时出现了反向拖曳力,随冰脊间距的增大,后冰脊拖曳系数先减小再增大至不变。前后冰脊拖曳力比值的变化规律可以用指数遮掩函数来描述,该遮掩函数与冰脊间距和入水深度有关而与流速无关。通过与现有海冰模式中的遮掩函数对比,研究结论增强了该指数公式的适用性,加强了对海冰动力学模式中遮掩函数的理解。     

北极夏季海冰单轴抗压强度研究

The results on the uniaxial compressive strength of Arctic summer sea ice are presented based on the samples collected during the fifth Chinese National Arctic Research Expedition in 2012(CHINARE-2012). Experimental studies were carried out at different testing temperatures(-3,-6 and-9°C), and vertical samples were loaded at stress rates ranging from 0.001 to 1 MPa/s. The temperature, density, and salinity of the ice were measured to calculate the total porosity of the ice. In order to study the effects of the total porosity and the density on the uniaxial compressive strength, the measured strengths for a narrow range of stress rates from 0.01 to 0.03 MPa/s were analyzed. The results show that the uniaxial compressive strength decreases linearly with increasing total porosity, and when the density was lower than 0.86 g/cm3, the uniaxial compressive strength increases in a power-law manner with density. The uniaxial compressive behavior of the Arctic summer sea ice is sensitive to the loading rate, and the peak uniaxial compressive strength is reached in the brittle-ductile transition range. The dependence of the strength on the temperature shows that the calculated average strength in the brittle-ductile transition range, which was considered as the peak uniaxial compressive strength, increases steadily in the temperature range from-3 to-9°C.     

江苏地区二氧化碳浓度时空分布特征分析

利用瓦里关和上甸子大气本底站观测的月平均CO₂浓度数据对GOSAT卫星反演的CO₂浓度数据进行验证,结果表明GOSAT产品与台站观测数据有较好的一致性.利用2009年6月—2011年5月GOSAT反演的CO₂浓度数据,分析了江苏地区CO₂浓度的时空变化特征,结果表明:1)975 hPa高度层CO₂浓度高于850 hPa高度层,CO₂浓度的水平变化要小于垂直变化;2)在季节变化上,CO₂浓度冬季最高,夏季最低,这可能与植被光合作用的强弱变化有关;比较前后两年的CO₂浓度数据,夏季和秋季的增速较快,冬季和春季的增速较慢;3)在日变化上,发现徐州和南京站02时CO₂浓度最高,14时CO₂浓度最低,这可能也与植被光合作用的强弱有关.