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.     

祁连山七一冰川雷达测厚及冰储量估算北大核心CSCD

冰厚分布和冰储量是冰川水资源、冰川变化和冰川动力学模拟研究的基础数据。本文基于七一冰川冰厚度雷达测量结果,结合GPS位置数据、遥感数据和冰川地形数据,运用协同克里金空间插值算法,绘制了冰厚分布图和冰床地形图,并运用厚度积分法估算了冰川冰储量。2015年七一冰川的面积为2.517km^(2),平均冰厚和冰储量分别为44.9m和0.1129km^(3),实测最大冰厚为115m。海拔4 480~4 600m和海拔4 640~4 800m是七一冰川两个冰厚值较大的区域,平均冰厚分别为88m和97m。     

定点冰厚观测新技术研究

冰厚是冰科学和冰工程研究中最关键的物理指标之一,为满足定点冰厚观测不同需要,发展了3种定点冰厚观测新技术。结合它们的测量原理及其现场或实验室的应用结果,论述了它们的适用性和各自的优点。基于磁致伸缩原理的冰厚测量仪现场测量精度达±2mm,解决了制约海冰热力学模式向精细发展的"瓶颈"问题;电阻式冰厚测量仪比利用温度廓线推求冰厚的技术更加可靠,且具有自动测量冰川表面物质平衡,进行河道、湖泊以及水库冰厚观测时同时监测其冰下水位的潜力;热电阻丝冰厚测量装置制作简单廉价、使用方便、数据可靠,在中国北方小型水文站广泛推广是适合的。     

伊敏河解冻日期预报方法的探讨

伊敏河发源于大兴安岭北坡,位于东经119°10′～120°01′,北纬47°40′～49°05′;流域面积22516km~2,河长359.4km。冬季严寒而漫长,冰期一般从10月下旬开始至翌年4月中、下旬结束,封冻天数约150天,最长可达185天。河心冰厚在1.5m左右,最大冰厚可达1.86m。由于河道流向由南向北,每年解冻耐自上而下,均形成不同程度的凌汛,时有凌汛灾害发生。     

1850—2100年北极阿拉斯加地区最大河冰厚度时空变化特征

在极地放大效应的影响下,北极气温以较全球平均更快的速度变暖,从而导致了北极冰冻圈系统的剧烈变化。河冰是北极冰冻圈系统的重要组成部分,是气候变化的敏感指示器,同时影响当地的生态、水文和多年冻土等。本研究利用Stefan方程,使用实测河冰厚度数据、CMIP6历史实验数据和四个未来情景(SSP126、SSP245、SSP370和SSP585)的1850—2100年近地表日气温数据,建立了阿拉斯加地区1850—2100年最大河冰厚度,并分析其时空变化特征。研究表明：阿拉斯加地区多年平均最大河冰厚度呈现南薄北厚的特点;在东西方向上,1850—2000年的平均最大冰厚呈现东薄西厚的特点,但未来100年在东西方向上无显著差异(P<0.05)。1850—2100年阿拉斯加地区最大河冰厚度整体上呈显著下降趋势。其中,1850—2014年下降速率为(-0.72±0.25) cm·(10a)^-1(P<0.05);随着社会脆弱性的加剧和辐射强迫的增强,2015—2100年阿拉斯加地区河冰减薄的速度明显增大,在SSP126、SSP245、SSP370和SSP585情景下分别为(...     

辽宁省电线积冰特征与电网冰区划分研究

采用辽宁省11个电线积冰观测气象站1980-2007年的观测资料,分析了辽宁省电线积冰现象的特点,并结合历史电网冰灾事故调查情况及易发生冰灾事故的气候特点对辽宁省电网冰区进行了初步划分.结果表明:电线积冰现象的空间分布不均匀,大致具有辽东南、东北、辽东湾东北岸地区电线积冰现象较多的特点,且大部分地区雾凇日数多于雨凇;电线积冰日数的年际间波动较大,可发生在10月至次年4月,1月最多,11月雨凇明显居多.气象站观测到的最大冰厚、直径、冰重分别为53mm、68 mm和196 g,折算成最大标准冰厚、100 a一遇最大设计冰厚为6.6、7.8 mm.各地观测到的最大冰重多以雨凇出现,最长连续时间为4 d;气温低于0℃时,雨凇形成一般具有降雨和降温过程,雾凇形成一般具有空气湿度高、风速小的特点.2007年3月4日,红沿河核电厂气象站记录到辽宁省历史以来所观测记录到的最强电线积冰事件,其标准冰厚为25.7 mm,属重冰程度.可将辽宁全省30a、50 a一遇冰区均划分为轻冰区,而位于辽东湾东部的营口、盖州、熊岳、瓦房店沿海一带为100 a一遇的中冰区,红沿河核电厂附近地区为100 a一遇的重冰区.     

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。     

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     

东昆仑山煤矿冰川雷达测厚及冰储量估算

基于2015年5月东昆仑山煤矿冰川冰厚测量资料,结合2015年Landsat8 OLI影像,利用Ordinary Kriging插值方法对冰川非测厚区进行插值计算,绘制了该冰川厚度等值线并对该冰川冰储量进行了估算。2015年煤矿冰川最大厚度为87 m,位于海拔4 952 m主流线附近,平均厚度为25.77 m,冰储量为0.0242 km³。利用煤矿冰川冰面地形图与冰厚度分布图,获得该冰川冰床地形图。结果显示,冰川上宽下窄沿山谷分布,冰床地形复杂,在冰厚较大区域,地形呈近“V”字分布,显示了冰斗冰川的形貌特征。     

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。     

短期水文气象资料估算哈尔滨至同江冰厚度

为估算松花江干流哈尔滨至同江段相距660 km的河冰厚度分布,用松花江干流短期实测水文和气象资料,在静态水域斯蒂芬冰厚计算公式基础上,引入水流流速的动能效应。假设河流内水流量相等,建立流速同河流宽度的简单关系,估算了一些调查断面的冰下平均流速;用地表温度资料,对干流域内缺少气象资料的调查断面,在证明结冰期间属于同一天气系统的前提下,用距离平方反比法进行空间插值。最后获得松花江干流河冰厚度统计关系式。用计算的哈尔滨至同江河冰厚度与有限的实测数据比较,发现该方法能够体现人为调节流速对冰生长速率的影响,对计算长距离河冰厚度具有一定精度。     

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.     

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。     

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.     

基于星载雷达特征参数的黄河冰厚反演及冰储量估算

冰厚是冰凌成因分析及预报的重要基础信息,可为防凌减灾提供重要依据。以黄河内蒙古段包头至头道拐水文站为例,利用Sentinel-1雷达影像结合Sentinel-2光学影像对研究区河冰厚度进行估算,首先对Sentinel-2光学影像进行处理,提取凌汛期前黄河主河道边界;然后对Sentinel-1雷达影像进行处理,提取2个强度信息和4个极化分解参数,分析6个雷达特征参数与河冰厚度的相关性;选择相关性最高的参数,采用统计回归方法建立冰厚反演线性回归模型,模型的调整R²为0.657,验证RMSE为9.82 cm,MRE为13.46%,MAE为8.26 cm;对凌汛期黄河冰厚进行反演,分析冰厚时空变化特征,并估算冰储量,同时讨论了河冰的散射机制。研究证明了主动微波遥感数据在黄河冰厚反演中的可行性,可为黄河内蒙古段防凌减灾提供科学参考。     

祁连山托来南山6号冰川雷达测厚与冰储量分析

冰川厚度测量是冰储量估算的关键。基于2019年7月利用探地雷达在托来南山6号冰川主冰川的测厚结果,通过普通克里格法绘制了主冰川的冰厚分布图,计算出主冰川的平均厚度为（39.61±5.32） m,冰厚空间分布呈自边缘向中间逐渐增厚的特征,最大冰厚［（100.78±1.78） m］位于纵剖面海拔4 770 m附近的凹陷盆地,结合半物理公式估算出整条冰川的冰储量为（0.0504±0.0082） km³。冰床为典型槽谷地形,谷槽横剖面呈U形,且随海拔的升高谷槽宽度逐渐变小。现有的面积-体积公式并不适用于单条冰川的冰储量估算,但分类型拟合公式具有降低估算结果误差的潜力。     

瞬态传热下冰的热力学过程及相变特性

冰水介质间的热传递过程广泛存在于海冰与冰川的生消演化中。对冰水间传热过程的研究有助于理解冰脊固结与冰川融化过程的内在机理。分别采用浸没试验与基于有限差分法的数值模型对热传递过程进行研究,并通过量纲分析对测试结果进行深入讨论。试验过程中分别采用不同初始温度与初始厚度的试样,并测试冰温与冰厚的变化情况。试验数据显示,在瞬态热传导过程中冰内存在明显的温度梯度,且在试验初期呈非线性分布而在中后期呈准线性分布。试样的平均温度表现出试验初期的快速升高与中后期的缓慢提升两个阶段。当试样具有较低初始温度或较高的厚度时需要更长的时间达到环境温度。冰厚的变化也同样出现快速增长与缓慢提升的两个阶段。当试样初始冰温较低或初始厚度较大时,冰厚增长量显著提高。分析结果表明,影响冰温变化的决定因素是由Fourier所表示的导热与内能之间的比值而非初始条件。冰厚的最终增长率则由表示相变的Stefan数与表示热对流的Biot数两者之间差值所决定。     

乌梁素海湖泊冰生长过程中总氮的迁移规律

为研究湖泊冰封期总氮的污染特征,测定了冰厚分别为0 cm、2.5 cm、9.5 cm、21 cm、31 cm、41 cm、50 cm和 59 cm时总氮在冰体和水体中的垂向分布,阐明湖泊冰生长过程中总氮在冰-水-沉积物体系的迁移规律。结果表明:冰生长过程中总氮由冰体向冰下水体迁移,水体的总氮含量随着冰厚的增加而升高,冰厚为59 cm时其含量为冰体的2.85倍,冰生长速率决定总氮在冰-水界面处的迁移通量;总氮在冰层内的迁移主要发生在冰体形成初期(0~21 cm),之后几乎不再迁移而与冰内气泡融合并转化为独立于冰体的稳定氮胞;冰下水体总氮的实测值小于其计算值,表明冰生长过程中总氮由水体向沉积物迁移。     

使用冰鑽的經驗

冬季在施测流量时,穿鑿冰孔是一件費时又費力的事情,特別是在冰很厚的时候更为不便,在我國用冰穿穿鑿冰孔时(冰厚为1～1.5公尺),往往需要30分鐘至1小时,而在苏联使用冰鑽,鑽一个冰孔(冰厚也为1～1.5公尺),只需1～3     

天山乌鲁木齐河源一号冰川探地雷达测厚及其数据分析

探地雷达是一种利用电磁波的反射原理探测地下介质分布特征的地球物理勘探技术，在冰川研究中发挥了重要作用。在天山一号冰川上用探地雷达进行了探测，获得了能够清晰地分辨冰一岩界面的雷达剖面。根据这些雷达剖面读出冰厚值，再结合最新的冰川地形图，作出了天山一号冰川的冰厚等值线图和冰下地形图；并由天山一号冰川最新的表面积数据推算了冰储量。