物联网在海洋环境监测中的研究进展

物联网作为世界信息产业的第三次浪潮,受到各国政府的高度重视.物联网的兴起为实现智能海洋环境监测提供了一种新的技术手段.回顾了近年来无线传感网络在海洋环境监测中的研究现状,并对基于无线传感网络构建海洋环境监测系统的原理及框架进行了介绍.同时,对物联网在海洋环境监测应用过程中面临的技术标准、信息安全、无线传感器网络构建、海量信息处理等方面提出了关注.     

天山托木尔峰南坡科其喀尔冰川流域径流模拟

天山冰雪融水是塔里木河的重要补给水源。利用融雪径流模型(SRM)对天山南坡科其喀尔冰川流域冰雪径流进行模拟研究。基于流域的气象梯度观测,确定了不同高度带降水梯度和月气温直减率。基于2007和2008年的实测径流值优化确定了各月的积雪、裸冰以及表碛覆盖冰的度日因子值。模拟结果表明,融雪和融冰径流过程都得到了比较好的模拟。流域径流对气候变化的响应研究表明,气温是敏感因子。气温分别升高1℃、2℃和4℃时,以融雪径流为主的3—5月径流分别增加48%、155%和224%,以冰川径流为主的5—10月径流分别增加30%、77%和104%。气候变化也会影响流域径流过程,气温升高4℃、降水增加20%时,春季径流峰值出现时间由5月中旬提前到4月20日左右。流量由6 m3/s增大到17 m3/s。     

托木尔型冰川融水对气候变化敏感性的模型分析

以度日因子模型为基础,建立了一个简单的分布式模型,评估不同气候条件下托木尔型冰川融水径流的变化。模型分别考虑了冰雪、表碛、冰崖等复杂冰川下垫面的产流过程,并利用线性水库原理对冰川汇流进行参数化。结果显示,模型能够较好地对冰川融水径流进行模拟。敏感性分析表明,平均气温的变化对于融水径流有重要影响:当平均气温升高1℃时,融水径流将增加22.5%;而当气温升高2℃时,径流的增加幅度将达到45.0%。相反,当气温降低1℃和2℃时,融水径流分别减小20.6%和37.6%。比较而言,降水的变化对冰川融水径流的影响较小。     

科其喀尔冰川表碛区冰崖消融的度日因子研究

度日因子.冰崖坡向的变化也对度日因子产生了影响,总体表现为NEE-SE方向及SW-W方向的度日因子较大,NWW-N-NE方向的较小,S方向的最小,这主要与该地区的辐射、气温等气象条件的变化特征有关.研究还表明,冰崖的坡度对度日因子的影响较小.     

科其喀尔巴西冰川的近地层基本气象特征

利用2003-2006年天山托木尔峰地区科其喀尔巴西冰川的考察资料,对该冰川近地层的基本气象特征进行了分析.研究表明:冰川从4月中下旬开始即有明显消融,主消融期为5-9月,1月冰川区的气温最低.冰川中上部的气温直减率较小,说明该处的冰川冷效应较弱;而冰川下部较大的气温直减率,则可能主要与消融区连续的表碛覆盖有关.5-9月集中了全年约75%的降水,而冬季的降水稀少.降水的分布存在明显的高低分带,低降水带位于冰川中上部的海拔3 700 m附近,而冰川末端和冰川上部的降水量较大.受地形和下垫面条件的影响,冰川下部的山谷风非常发育,而冰川上部局地环流较弱.     

表碛下冰面消融的模拟与估算

根据热传导理论和能量平衡原理建立了一个简单的数学模型,对表碛下冰面的融化热进行了估算.模型将表碛分为三层:第一层冰碛以剧烈的温度变化和夜间负温梯度的存在为特征;第二层为中间过渡层,温差和温度变化都较小;第三层为靠近下伏冰体的薄层冰碛,以温度低和变化稳定为特征.模型仅以地表温度时间序列、表碛厚度和导热系数、土壤热容量等参数为计算输入,即可对表碛不同层位的土壤温度及其下部冰体融化所需热量进行模拟估算.在科其喀尔冰川表碛区选取了3个具有不同表碛厚度的试验点(Spot1,0.8m;Spot2,1.5m;Spot3,2.1m)进行了模型测试.模型试验表明,模型对于不同厚度表碛下冰面融化热的模拟是较好的,然而对于不同层位地温序列的模拟仍有一定的偏差,造成这些偏差的原因主要是来自于模型假设和土壤温度垂向上的时间相位差.模拟结果同时也显示了不同表碛厚度下冰面消融的差异,冰面消融热平均分别为:Spot1:26.87W·m^-2,Spot2:9.81W·m^-2,Spot3:6.92W·m^-2.     

两类度日模型在天山科其喀尔巴西冰川消融估算中的应用

采用辐射传输参数化方案估算太阳入射短波辐射,并以小时气温作为输入数据,在200、100和50 m 3种海拔梯度下,分别应用传统度日模型和改进度日模型对科其喀尔巴西冰川2008年夏季消融区非表碛覆盖区消融进行了模拟分析.研究表明:太阳小时入射总辐射计算与实测结果具有较好的一致性;科其喀尔巴西冰川度日因子存在明显的时空差异性;随着空间分辨率提高,2类度日模型的模拟效果都变好;在200和100 m海拔梯度下,改进度日模型的模拟结果优于传统度日模型,而在50 m海拔梯度下,无明显改进.     

基于全球剖分网格的多源数据快速汇集方法研究

随着当今社会科技水平的快速发展,各行业的应用领域也在逐步拓展,学科交叉的情况已在各重大行业领域频频出现,交叉学科的出现给传统的数据分析模式带来了挑战,同时数据多源性和异构性的特点对海量数据的管理机制也是一种考验。本文通过对多源数据组织检索方式的分析,在测绘和气象行业选取了四种完全相异的实验数据,这些数据具有典型的行业代表性与广泛的应用背景,结合数据各自独有的组织及应用特点,以Geo SOT全球剖分网格为基础,采用最小外包矩形、多级网格聚合和关联索引大表的数据预处理方式,建立了跨领域,多尺度,无缝无叠,覆盖全球的多源数据编码检索模型。通过简便快捷的编码处理,实现了对多源异构数据的快速汇集与综合管理。     

河北省张家口市崇礼区储雪试验的先期评估

气候变暖导致的滑雪场营业时间变短和造雪成本升高、大型体育赛事用雪缺乏保障等问题日益突出,储雪是解决这些问题的有效措施之一。然而目前基于高效隔热结构和新材料的场地储雪技术研究稀缺,无法满足日益增长的滑雪赛事与娱乐需求。为筛选储雪的最优技术方案,基于不同的隔热材料和隔热结构,在河北省张家口市崇礼区万龙滑雪场设置了四个建造成本可比的储雪堆,开展储雪试验。通过2019年2月21日—3月1日不同储雪堆隔热层的温度、雪面热流通量等数据的分析,对雪堆的储雪效果及性能进行先期评估。试验结果表明：从主要隔热结构外侧、内部、内侧到积雪表面,温度波动逐渐减小,不同隔热结构的隔热性能差异逐渐凸显;在四个储雪堆中,真空夹层储雪堆隔热效果最好,厚层聚氨酯储雪堆次之,多层中空储雪堆再次之,真空绝热板储雪堆隔热效果最差。根据试验结果,建议储雪使用真空夹层隔热结构以及较厚的隔热材料。     

塔里木河流域冰川变化及其对水资源影响

在近一个世纪以来全球变暖趋势显著的背景下,1980年代中后期以来新疆等地区的降水、出山径流出现持续增加现象,冰川也呈加速萎缩状态。作者从区域冰川研究入手,研究在这种气候暖湿转变背景下,塔里木河流域冰川变化的响应及其影响。通过应用大比例尺地形图、高分辨率卫星遥感影像及航空摄影照片获得了塔里木河流域3000多条冰川1960年代初以来的变化,表明该流域近30多年来冰川呈总体萎缩状态,冰川退缩已给塔里木河流域水资源变化带来了明显的影响。