藏北高原高寒草甸地表粗糙度对地气通量的影响

利用中国科学院寒区旱区环境与工程研究所那曲高寒气候与环境观测研究站的BJ观测站2012年1 12月大气湍流观测资料及自动气象站观测资料,应用一种独立的确定地表动力学粗糙度Z0m的方法及两种热力学粗糙度Z0h的参数化方案(Z98和Y07),得出了Z0m和Z0h以及附加阻尼kB-1的变化规律。结果表明,Z0m在一定时间尺度(月、季)上存在着波动,Z0h在高原季风前、盛行期、衰退期有不同的日变化和季节变化特征。结合陆面模式CoLM将地表特征参数代入该模式进行数值模拟,初步探讨了地表粗糙度的变化规律及其对地表通量的影响,结果表明,Z0m的动态变化和Z0h参数化方案的改进提高了CoLM模式的模拟性能,模拟的地表通量更接近观测值。     

半干旱区榆中地表粗糙度年变化及影响机理

利用2006年6月—2010年12月兰州大学半干旱气候与环境观测站 (SACOL) 观测资料,分析了黄土高原自然植被下垫面榆中地表粗糙度时间变化特征,考虑到地形、植被物理特征以及降水和热力条件的影响,分析了东南风向和西北风向粗糙度年变化规律及其影响机理,并分别给出这两个风向归一化粗糙度与时间的拟合关系式。研究发现:对于非均一下垫面,由于地形起伏和下垫面植被差别造成的不同风向粗糙度差异显著。选取东南风向和西北风向,这两个风向的地表粗糙度无论是量级还是年变化特征都有很大差别,且由于地形和植被的差别,东南风向粗糙度年变化趋势与稳定度年变化趋势一致,粗糙度与稳定度存在一定相关关系,而西北风向粗糙度年变化趋势与降水量年变化趋势一致,粗糙度与降水量相关性较好。     

四川宝兴森林分布及受损特征

为计算四川省宝兴县森林植被覆盖地表面积,分析芦山"4·20"地震后植被受损情况,利用SPOT遥感影像解译获取灾前宝兴县森林植被类型信息,基于地表粗糙度地学意义计算宝兴县不同森林植被类型的地表面积,比较不同森林植被类型地表面积与投影面积之间的差异。同时,利用灾后航飞影像解译获取森林植被破坏信息,分析受损森林植被分布特征。结果表明:宝兴县森林植被覆盖地表面积3 019.48 km2,其中针叶林面积最大,占总面积40.54%,其次是灌丛和阔叶林,其地表面积均比投影面积高出19%以上。境内森林植被垂直分异明显,海拔从低到高大致分布着经济林、竹林、阔叶林、针叶林和灌丛。有大量针叶林和灌丛分布的海拔区间内地表面积与投影面积差异较大。芦山地震引发的崩塌、滑坡使得分布在海拔1 000~2 000 m、坡度35°~45°之间的针叶林、阔叶林和灌丛受到损毁,其中灌丛损毁面积最大,针叶林损毁面积最小,当坡度达到35°以上时,受损灌丛和阔叶林面积差异迅速增大。通过森林植被类型地表面积与投影面积差异分析及森林植被受损情况分析,可为宝兴县灾后生态修复提供参考依据。     

地表粗糙度参数化研究综述

粗糙度反映了地表的起伏程度,是许多陆面过程的关键影响因子。然而,人们对地表系统认识的不足,造成现有的各种地表粗糙度参数化方案均存在一定的问题。从地表测量技术、粗糙度相关参数和遥感研究3个方面对地表粗糙度参数化研究现状进行了综述。针式廓线法和激光廓线法是当前主流的地表测量技术,而三雏激光扫描和摄影测量技术已展示出了较大的潜力。基于统计方法和基于分形理论的粗糙度相关参数具有截然不同的物理意义,但地表复杂的多尺度特性使得很难用一类参数进行描述。光学遥感与微波遥感均具有广阔的前景,其中前者需要注意与经典粗糙度参数化方案相结合,后者则需拓展在下一代遥感平台上的技术与方法。还针对不同尺度粗糙度参数的比较与转换,地表粗糙度的空间异质性与各向异性,以及三维表面粗糙度参数化等当前地表粗糙度参数化研究中的一些关键问题进行了讨论。     

基于二维激光观测的溢油及其乳化过程散射模式研究进展

合成孔径雷达(SAR)以其高分辨率、能不受雨云影响实施全天时全天候全方位监测,在海面溢油灾害应急监测过程中发挥着越来越重要的作用。溢油是因为海面油膜抑制了毛细波和重力波,在SAR图像上呈暗斑而被识别。然而,海面溢油的乳化过程直接影响SAR对海面溢油后向散射截面的观测精度。本研究以物理海洋学和激光原理以及海面电磁散射理论为基础,通过实验利用激光扫描仪观测海面溢油粗糙度,分别与溢油特征参数、后向散射系数建立对应关系;耦合海面溢油参数与后向散射截面的关系,利用电磁散射数值建模方法,建立海面溢油散射模型,研究海面溢油乳化过程对微波后向散射截面的影响。本项目的研究将为SAR监测海面溢油量、溢油厚度及油品分布格局提供了可能;将进一步揭示海面溢油的散射机制,提高SAR海面监测溢油的精度和能力。     

硬性结构面粗糙度系数量化确定及其工程应用

本文通过对硬性节理表面粗糙度系数JRC量化确定的研究,对包括Barton推荐标准曲线在内的大量结构面起伏曲线矢量化分析,利用期望值的概念反映结构面起伏曲线粗糙度JRC,建立JRC与起伏曲线高度、坡度两个因素的经验公式,为Barton理论公式法快速预测结构面参数提供了充足条件,并用理论公式法预测成果与试验成果进行对比分析。     

两种柔性植株地表风速廓线特征比较的风洞模拟

植株减小风速从而抑制风蚀,风速廓线可以反映植株对风速的影响。在风洞中测量了细长状植株和上大下小形状植株在不同覆盖密度、不同来流风速下的风速廓线,并对这两种植株地表上空气动力学粗糙度、零平面位移高度进行了比较。结果表明:两种植株地表的空气动力学粗糙度均随植株密度按幂函数规律增加,其与植株高度之比也随侧影盖度按幂函数规律增加。在相同覆盖密度或侧影盖度条件下,上大下小形状植株地表的空气动力学粗糙度大于细长状植株。细长状植株地表的零平面位移高度随植株密度的增加先增加而后减小,而上大下小形状植株地表的零平面位移高度则基本不受植株密度的影响。     

基于LiDAR高度纹理和神经网络的地物分类

使用LiDAR单一数据进行点云分割工作时,基于斜率的严格分割LiDAR点云的方法不能很好的适应复杂地物 的分类工作。本文将LiDAR粗分割后的点云转换为高度图像和反射强度图像,并求取高度图像GLCM高度纹理。将4 种GLCM高度纹理、地面粗糙系数、平均高度和平均反射强度共7种纹理作为识别地面覆盖物的特征,并利用后向传播 神经网络(BP-ANN)方法对LiDAR数据进行地物识别。实验表明,这种方法能够从LiDAR独立数据源中有效的实现地 物分类,实验获得的精度大于90%。与传统的最大似然法进行对比,BP-ANN的分类精度高于最大似然法。当预设地 面类型能同时满足被光学影像和LiDAR数据识别的条件时,LiDAR高度纹理分类与光学影像分类结果的一致性达到 76.5%。     

岩体结构面抗剪强度综合评价

结构面抗剪强度参数是工程岩体稳定性分析和加固治理方案设计的重要指标。本文系统总结了岩体结构面粗糙度系数的各质异性、各向异性、非均一性和尺寸效应特征,回顾了结构面粗糙度系数测量仪器研制过程和结构面粗糙度系数测量技术发展历程,介绍了岩体结构面抗剪强度综合评价的具体步骤,并通过试验对比分析了岩体结构面抗剪强度综合评价方法的可靠性。     

覆冰粗糙度对翼型气动特性影响的数值研究

寒冷地区风力发电机运行时叶片极易结冰,结冰改变了叶片形貌,从而影响了叶片的气动性能。为更好地研究分析风力机结冰叶片翼型表面覆冰粗糙度对其气动性能的影响规律,采用计算流体力学方法,对比研究了对称型(NACA-0012)及非对称型(NACA-23012)两种翼型在相同结冰条件和不同覆冰粗糙度参数下的气动特性。结果表明, NACA0012及NACA23012两种翼型前缘生成霜冰时,覆冰粗糙度对两种结冰翼型气动性能均有显著影响;当两种翼型前缘生成角状冰时,NACA23012结冰翼型气动性能受不同覆冰粗糙度的影响较小,仅仅增加翼型后缘分离涡宽度,对NACA0012结冰翼型影响较大,使其失速攻角延迟。此外,当翼型前缘生成霜冰时, NACA23012霜冰翼型阻力系数增长速度高于NACA0012结冰翼型。