基于特征跟踪方法的Amery冰架上游流速估算

冰川流速分析对于研究南极冰盖物质平衡、海平面上升和全球气候变化具有重要意义。以ALOS/PALSAR影像为数据源,采用SAR特征跟踪方法,结合DEM数据估算Amery冰架上游冰川流速。结果表明,Amery冰架上游主流线流速为540—720 m·a-1,冰川流速随海拔的降低逐渐减小。受基岩和两侧山体的影响,主流线流速大,越靠近两侧山体流速越小。这个结果与NASA 2000年利用SAR重复轨道干涉测量方法测定的流速接近。基于裸露岩石作为特征点的分析表明,该方法误差较小,获取的冰川流速比较可靠。     

南极潮汐测量及区域潮汐对冰架表面流速影响的研究进展综述

南极区域潮汐是计算南极物质平衡和南极冰架表面冰流速的重要影响因素,同时对于研究冰架崩解和全球气候变暖具有重要作用。南极潮汐测量的方法从最初的实时测量,发展到了卫星测高和遥感监测以及建立数值模型预测的阶段。已有研究表明潮汐周期与冰架表面流速间存在一定关联,例如Filchner-Ronne冰架和Ross冰架的潮汐变化与冰流速度的联系为:在大潮时冰流速度达到最快,小潮时冰流速度达到最慢。研究还对南极典型冰架区域潮汐特征及对冰架表面冰流速、高程变化等的影响进行了总结。今后的研究不仅需要继续关注西南极和南极半岛的潮汐变化,更加需要对东南极稀疏的区域进行潮汐观测,这对于构建整个南极潮汐数据库和提高数值模型的精度具有重要意义。     

基于Elmer/Ice冰盖模型的南极Gamburtsev山脉Lambert冰川冰盖系统的数值模式模拟研究

在全球变暖的背景下, 东南极冰盖显著地出现降雪增多冰厚增大的现象, 然而由于有关东南极冰盖 的观测数据相对缺乏, 因而很难对东南极冰盖大范围的冰盖动力学、热力学状态细节进行整体性评估。 Dome A 到中山站断面是横穿南极冰盖计划的核心断面之一。该断面穿越的兰伯特(Lambert)冰川上游、甘 布尔采夫(Gamburtsev)冰下山脉和Dome A 区域是南极科学研究的热点区域, 因此具有重要的研究价值。本 研究使用已多次在南极冰盖有过成功模拟应用的三维有限元冰盖模式Elmer/Ice, 对该区域的内部温度场和 速度场进行了模拟, 得到了冰盖的流速场和温度场数据, 并将模拟数据与传统估测数据进行了对比, 发现 两者在总体趋势上吻合。研究表明, 该研究区域冰盖的底部温度大部分达到了压力熔点, 只有少部分靠近内 陆的冰盖底部未达到; 在冰盖内陆区域, 水平速度场非常小, 在靠近冰架区域时, 水平速度场突然增大, 而 垂直速度场只有在冰下地形发生显著波动时, 出现显著变化。在此基础上, 对Elmer/Ice 冰盖模式的应用前 景和需改进的方面进行了探讨。     

地表覆盖对坡面流流速影响的模拟试验

植被覆盖对坡面流流速的影响,会引起坡面输沙特征的改变,但在陡坡条件下盖度与流速的响应关系尚不明确.针对目前国内外研究的不足,本研究采用变坡实验水槽在较大坡度(5°～ 25°)、流量(0.25 ～2 L/s)和盖度(0％～25％)范围内,系统研究了坡面流平均流速与盖度、坡度、流量之间的关系.结果表明:坡面流流速在0.15～ 1.35 m/s内变化,流速与盖度、坡度和流量关系密切.随着地表模拟盖度的增加,水流克服覆盖物的阻碍作用而消耗的能量越多,水流流速随之减小.随着坡度和流量的增加,坡面流重力势能与水流动能增加,因此流速随坡度和流量呈幂函数增加.通过统计回归发现,盖度对流速的影响最大,占45％左右,坡度和流量次之.三个因子可以较好模拟陡坡、定床条件下水流流速(R2 =0.93).研究结果有助于认识陡坡地表覆盖下坡面流的水动力学特性,为建立土壤侵蚀过程模型提供理论基础.     

城市游憩空间形态的刻画基础:场模型还是要素模型

城市游憩空间是连续的还是离散的?在以往的研究中似乎不言自明的采用离散观.该文认为市区游憩空间更适于场模型,而郊区游憩空间更适于要素模型,在城市的边缘地带则兼有场模型和要素模型的特征,属于"灰色"地带.据此提出了城市游憩空间体系的结构模式,即:由市区游憩圈、城市边缘地带游憩圈、郊区游憩圈所构成的圈层结构.     

基于Elmer/Ice对玛丽伯德地西部区域的冰盖数值模拟

西南极冰盖对全球气候变化和海平面升高有着重要的影响,其动力学和热力学过程是极地研究的重点之一.冰盖数值模式的模拟可以在缺乏观测数据的情况下获得研究区域的动力学和热力学过程,已经成为研究南极的一种重要手段.西南极玛丽伯德地靠近福特山脉和罗斯冰架,本文使用Elmer/Ice模拟了玛丽伯德地西部区域的冰流速场、温度场和应力场...     

双交通模式的阿朗索模型对中国城市的模拟研究

随着中国逐步进入机动化社会,交通拥挤开始困扰中国城市。汽车改变了人们的空间感受尺度,推动了城市郊区化和城市空间重构。交通与城市系统的研究涉及空间分析,国内相关理论研究还较少涉及。本文引入了阿朗索模型族的双交通模型来分析交通模式与城市密度之间的关系,对模型的假设做了进一步的阐述,并提取了中国城市的关键参数来模拟分析中国机动化与城市发展的关系,得到的结果较好地模拟了中国公交城市的规模和密度分布。最后,本文通过敏感性研究定量分析了收入、农业地租、交通价格和交通用地等因素对交通拥挤、城市规模和密度的影响,并得出了相关的政策启示。     

区域气候模式对中国沙尘天气气候特征的模拟研究

现有的沙尘天气数值预报模式多选用中尺度天气模式单向耦合起沙模式的方式,不适合用来模拟沙尘气溶胶的长距离输送过程,也无法研究沙尘气溶胶辐射效应对气象场的反馈及气候变化的影响。利用一个耦合沙尘模式的高分辨率区域气候模式,模拟了2001年中国北方沙尘天气爆发的时空分布特征。模拟结果与站点观测结果对比发现,模式能够较好地模拟出中国北方主要的沙尘源地分布及沙尘天气爆发的季节变率。分析不同粒径沙尘颗粒的垂直分布特征发现,沙源地表土壤粒子特征、地形对起沙颗粒的大小都有影响;直径超过5 μm的大粒子是北方沙尘天气的主要成分,而影响长江以南的沙尘天气主要以1 μm以下的小粒子为主。对沙尘传输路径的模拟结果和实况观测发现,来自于不同沙源的沙尘天气其影响的范围有显著差异,模式能够较好地模拟出中国主要沙尘传输路径。     

南极布兰斯菲尔德海峡正压潮数值模拟

本文利用高分辨率的有限体积海洋模型(FVCOM)模拟了南极布兰斯菲尔德海峡附近海区的M_2、S_2、K_1与O_1四个主要分潮,模拟结果与验潮站资料基本符合。将模拟结果计算并利用潮汐调和常数绘制了同潮图,该海峡附近海域的潮汐类型为混合半日潮,全日潮在西南部及南极半岛附近海域较东北部南设得兰群岛附近海域比重偏大。通过分别计算4个分潮的潮能通量,发现M_2分潮潮能来自海峡东部的太平洋与威德尔海, S_2、K_1与O_1分潮潮能来自大西洋与威德尔海。在布兰斯菲尔德海峡区域4个分潮共耗散90.6 MW,其中O_1分潮耗散最大,约占到总潮能耗散的49.09%;由威德尔海潮能在进入布兰斯菲尔德海峡之前,在南极海峡区域4个分潮共耗散278.87 MW,其中S_2分潮耗散最大约占到总潮能耗散的39.09%。     

1960-2004年新疆地区地表水热过程的数值模拟研究 Ⅰ. 以观测资料为基础的陆面过程模型大气驱动场的发展

 近20 a来,中国西北地区尤其是新疆降水显著增加、温度持续上升,冰川萎缩、冰川融水量持续增加、河川径流量增加、湖泊水位上升面积扩大、植被覆盖有增加迹象等等,这些事实都充分说明该地区的气候水文过程正在发生着重大的变化,但目前由于与水热过程有关的各个分量,如潜热、感热、蒸散、土壤湿度和径流等变量都缺少长时间、大范围的观测数据,因此,现有的研究还不能从整体上认识西北地区水热过程在全球增暖大背景下的变化特征和规律,无法客观地估算该地区水热过程的可能变化趋势。为了能够进一步深入研究这个问题,我们考虑以新疆地区108站1960—2004年气象站的观测数据为基础,并结合其他大气驱动场中结果检验的辐射数据来建立了一个长达45 a,时间分辨率3 h,空间分辨率0.5°×0.5°针对新疆区域的陆面模型大气驱动场,主要的变量包括降水、气温、风速、气压、比湿和辐射。最后得到的产品能够提供一个长期的、区域内具有良好均一性的近地面气象变量数据集,它可以用于驱动陆面、水文、生态过程模式,为研究整个新疆地区年际、年代际,甚至月季到日的连续水热过程变化奠定坚实的基础,并可以作为评估耦合模型以及其他陆面预测计划的初始化条件。     

东南极埃默里冰架东缘赖茵博尔特丘陵构造变形过程及其构造意义

对赖茵博尔特丘陵地区的构造变形过程分析表明,该地区发育4期主要构造变形.D1期主要是区域性近EW向片麻理形成阶段,其变形时代为＞970 Ma;D2期是在正片麻岩形成了近EW向轴面陡立韧性剪切褶皱,以及剪切面理上发育的各种紧闭不对称褶皱和低角度拉伸线理,其变形时代为新元古代早期.D3期变形发生在寒武纪早期,以构造抬升至地...     

2011年1月普里兹湾埃默里冰架附近水文特征

分析“雪龙”号2011年在普里兹湾埃默里冰架外缘24个站位的CTD观测结果,发现有以下一些水文特征：普里兹湾西部,在71°E-72°E范围内,存在一个顺时针运动的中尺度涡。由于这个涡旋存在,冰架水主要扩散方向偏东,在73°30′E附近,流向东北;夏季表层水厚度,东部基本在20m,西部受中尺度涡和其他因素的影响,夏季表层水厚度深达50m左右;在50m以浅的水层内,表面以下温度会出现稍微增大现象,我们称之为逆温层,它是结冰、融冰和海冰覆盖变化造成的;在观测断面西部,在160m～200m水层内,多站出现“静力不稳定”：即上层密度大于下层,厚度有几米,平流混合扩散可能是这一不稳定现象主要原因。     

埃默里冰架前缘水的特性和海流结构

本文利用中国第19次南极科学考察普里兹湾内埃默里冰架前缘水域观测的LADCP、 CTD资料,研究并分析了普里兹湾内埃默里冰架前缘水域水的温、盐特性和海流结构。资料显示,在冰架前缘的水域中存在着四种典型的夏季水团;流速分布显示出东进西出的特征。此外在普里兹湾内的上层和中层海洋中还存在着逆时针和顺时针方向的涡旋:逆时针涡旋西侧是普里兹湾向冰架入流的位置所在;入流的源地是普里兹湾东侧的沿岸西向流。这些特征涉及到夏季普里兹湾内的环流形式、冰架底部的消融速率和冰架水的生成规模以及冰架区域与冰架外普里兹湾内的水交换形式。     

埃默里冰架北缘海洋水文特征的变化

利用中国第24次南极科学考察队（2007/2008）观测的CTD资料,分析了埃默里冰架北缘的温度、盐度、密度的空间分布,并与中国第22次南极科学考察队（2005/2006）观测的CTD资料进行了比较。比较后发现埃默里冰架北缘海域的最新变化是跃层深度明显变深,冰架北缘的东部海洋上层有明显的次表层暖水存在,但该暖水仅仅位于冰架北缘的最东端及其附近的站位,具有明显的局地性。此外,海洋的表层温度、盐度、密度都形成了明显的东西向梯度。这种梯度应与海表层浮冰的密集度有着密切的关系,是海-冰-气三者相互作用的结果。     

西南极洲纳尔逊冰帽的表面运动

本文通过对纳尔逊冰帽冰面速度和应变率的分析,得出冰帽边缘的最大夏季表面速度为2058m/a,最大年平均表面速度为15.5m/a,探求了冰面运动速度的空间分布和季节性变化,冰帽顶部的表面应变率为+0.0079/a和+0.0034/a。还讨论了冰面应变率从冰帽顶点到边缘的变化特点及其与冰面裂隙的关系。并将这些特征同我国大陆型冰帽进行了对比,从冰川动力学的角度阐明了纳尔逊冰帽的某些特征。     

Dome A冰川学研究进展及深冰芯计划展望

目前,位于东南极冰盖分冰岭中心的冰穹-Dome A已成为深入理解南极冰盖演化、稳定性和找寻地球气候久远记录的研究热点。通过整理总结在Dome A获得的冰川学研究进展,结合国际冰芯科学研究计划(International Partnerships in Ice Core Sciences,简称IPICS)有关寻找最古老冰芯的相关资料,对Dome A的气象要素、地貌、冰厚、冰下地形、冰体流速、冰盖内部结构等环境特征进行归纳分析,讨论Dome A冰川学的最新发展及其对深冰芯钻探计划的影响,并分析概述Dome A深冰芯钻探需考虑的问题和未来发展动向。     

东南极内陆格罗夫山地区新生代冰川活动和古气候演化记录

地处东南极内陆的格罗夫山地区是研究南极冰川进退和气候演化的理想场所。我国第22次南极考察(2005/2006)进行了该地区冰盖进退和古气候演化专题研究。笔者在野外考察过程中,对格罗夫山地区新生代冰川活动记录(包括冰川侵蚀地貌及冰川堆积物)进行了详细的观测,获得了很多有关该地区冰盖进退及古气候演化方面的第一手材料,同时系统回收了对反映该地区古冰川活动具有重要意义的新生代沉积岩漂砾。本文简要报道本次野外考察在冰盖进退和古气候演化方面所取得的主要成果。     

南极乔治王岛柯林斯冰帽小冰穹物质平衡特征的初步分析

柯林斯冰帽小冰穹属于冷季补给型冰川。该冰穹高差不大，但末端比顶部的消融期长两个月；暖季消融随高度上升迅速递减。冷季积累随高度的变化显著。ＳＤＳ断面１９９１／１９９２年度物质平衡差额为１６３ｍｍ，零平衡线海拔高度为１４０ｍ，比动力平衡线低２０ｍ。其物质平衡特征表现为物质平衡梯度较大，而物质平衡水平较低，稳定性系数较小，反映了亚极地海洋性气候下冰川物质平衡的特有性质     

EARLY PLIOCENE EXPANSION OF THE EAST ANTARCTIC ICE SHEET, UPPER WRIGHT VALLEY, ANTARCTICA

Whereas the glacial geomorphology of lower and central Wright Valley is reasonably well understood, the upper valley region, including the North and South Forks and the Dais, has received little attention. Our studies suggest that a wet-based glacier overrode the area and deposited what has been mapped elsewhere as the Peleus till. While we did not observe this silt-rich till in the Labyrinth, it occurs on the Dais and in protected areas of the North and South Forks. Most importantly, our findings imply that the Wright Upper Glacier, an outlet glacier of the East Antarctic Ice Sheet, deposited lateral moraines and lateral-moraine segments along the north and south walls of both the North and South Forks following deposition of the Peleus till. We argue that this drift is correlative with Taylor IVa drift in central Taylor Valley and Alpine III drift in central Wright Valley, based on landscape features, surface-boulder weathering, soil development, and stratigraphy. The presence of meltwater channels, outwash, kame moraines, esker-like features, and kames suggests that ice-marginal or supraglacial water may have accompanied this glaciation.     

沙土含水率对起沙临界风速影响

根据重力、凝聚力与拖曳力的力矩平衡关系，推导出起沙临界风速与粒径和沙土含水率的关系，并分析了含水率对起沙临界风速的定量作用