巴芬湾西部和格陵兰岛东部大气经向热量输送协同变化对夏季北极海冰的影响

利用欧洲中心气候再分析资料和美国国家冰雪数据中心北极海冰面积资料,分析了夏季北极海冰面积与前期大气经向热量输送年际变化的联系。结果表明：6月北半球中高纬大气的经向热量输送以瞬变热量形式为主,其中巴芬湾西部（B区）和格陵兰岛东部（G区）是瞬变热量向极区传输的两个通道,二者之间存在反位相的协同变化,且这种协同变化与夏季北极海冰面积变化密切相关。可能的机制为：6月,AD、AO和NAO三种北极大气环流型能够引起巴芬湾西部和格陵兰岛东部瞬变热量输送的协同变化,这种协同变化通过涡旋动力作用激发夏季极区大气表现为AD异常,同时影响途经区域的气温,从而通过热动力作用影响夏季北极海冰。将向极区输送的热量称为暖输送,从极区输出的热量为冷输送,则上述两个区域的瞬变热量协同输送可分为三种情况：B暖G冷、B冷G暖、B和G均冷,而B和G均暖的情况十分罕见。当B区向极区输入、G区输出热量时,有利于太平洋扇区和喀拉海的海冰偏少;当G区输入、B区输出热量时,利于喀拉海和拉普捷夫海海冰偏少;当B区和G区均输出热量时,利于波佛特海南部、喀拉海和拉普捷夫海海冰偏多,反之则相反。     

微型近红外光谱仪测量北极积雪覆盖海冰内部太阳辐照度可行性研究

The extremely low temperature, high humidity and limited power supply pose considerable challenges when using spectrometers within the Arctic sea ice. The feasibility of using a miniature low-power near-infrared spectrometer module to measure solar radiation in Arctic sea ice environments was investigated in this study.Temperature and integration time dependences of the spectrometer module were examined over the entire target operating range of –50℃ to 30℃, well below the specified operating range of this spectrometer. Using these observations, a dark output prediction model was developed to represent dark output as a function of temperature and integration time. Temperature-induced biases in the saturation output and linear operating range of the spectrometer were also determined. Temperature and integration time dependences of the signal output were evaluated. Two signal output correction models were developed and compared, to convert the signal output at any temperature within the operating temperature range and integration time to that measured at the reference temperature and integration time. The overall performance of the spectrometer was evaluated by integrating it into a refined fiber optic spectrometry system and measuring solar irradiance distribution in the ice cover with thickness of 1.85 m in the Arctic during the 9th Chinese National Arctic Research Expedition. The general shape of the measured solar irradiance above the snow surface agreed well with that measured by other commercial oceanographic spectroradiometers. The measured optical properties of the sea ice were generally comparable to those of similar ice measured using other instruments. This approach provides a general framework for assessing the feasibility of using spectrometers for applications in cold environments.     

北极冰下水声通信中改进的最小均方/四次方直接自适应均衡器

本文提出了一种适用于北极冰下水声通信的最小均方/四次方直接自适应均衡器（LMS/F-DAE）。它能处理基带复信号,与LMS相比,具有更好的均衡效果。考虑到均衡器的稀疏特性,在其代价函数中加入自适应范数（AN）作为约束。它能根据均衡器系数的大小自适应变化：对于小系数,此约束项存在以加快收敛速度;对于大系数,此约束项不存在以减小均衡误差。利用第九次中国北极科学考察得到的实验数据验证AN-LMS/F-DAE的性能。结果表明,与传统的LMS/F-DAE相比,AN-LMS/F-DAE能提升均衡器的稀疏性且均衡性能更优。     

2010-2018年北极夏季中国北极科学考察航行期间被动微波遥感海冰密集度与船基目视观测资料的比较

为了更有效地将卫星数据应用于北极航行导航,被动微波（PM）产品的海冰密集度（SIC）与从中国北极科学考察中收集到的船基目视观测（OBS）资料进行了比较。在2010、2012、2014、2016和2018年的北极夏季总共收集了3667组目测数据。PM SIC取自基于SSMIS传感器的NASA-Team（NT）、Bootstrap（BT）以及Climate Data Record（CDR）算法和基于AMSR-E/AMSR-2传感器的BT、enhanced NT（NT2）以及ARTIST Sea Ice（ASI）算法。使用PM SIC的日算术平均值和OBS SIC的日加权平均值进行比较。比较了PM SIC和OBS SIC之间的相关系数,偏差和均方根偏差,包括总体趋势以及在轻度/普通/严重冰况下的情况。使用OBS数据,浮冰尺寸和冰厚对不同PM产品SIC反演的影响可以通过计算浮冰尺寸编码和冰厚的日加权平均值来评估。我们的结果显示相关系数的范围为0.89（AMSR-E/AMSR-2 NT2）到0.95（SSMIS NT）,偏差的范围为-3.96%（SSMIS NT）到12.05%（AMSR-E/AMSR-2）,均方根偏差的范围为10.81%（SSMIS NT）到20.15%（AMSR-E/AMSR-2 NT2）。浮冰尺寸对PM产品的SIC反演有显著的影响,大多数PM产品倾向于在小浮冰尺寸情况下低估SIC,而在大浮冰尺寸情况下高估SIC。超过30 cm的冰厚对于PM产品的SIC反演没有明显影响。总体来看,在北极夏季,SSMIS NT SIC与OBS SIC之间有着最好的一致性,而AMSR-E/AMSR-2 NT2 SIC与OBS SIC的一致性最差。     

常德-张家界高速公路某大桥桥基砂土液化评价

结合常德张家界高速公路某大桥桥基工程,在DSD160型电磁式振动三轴试验仪上,通过往返加荷三轴试验,对饱和砂土进行了液化试验研究,探讨了基于动三轴液化试验结果判断饱和砂土液化的方法。并尝试了这种室内研究反应分析的液化可能性估计方法与地震剪应力时程相结合的综合判断方法。在该高速公路大桥桥基的饱和砂土液化评价中,采用这种综合判断方法,对大桥桥基砂土液化进行了判断。在判断场地是否液化后,对其液化危害程度进行了等级划分,给出了该工程场地在未来遭受到不同超越概率下的地震作用时发生液化的危害程度,得到了一些有工程实用意义的结果。     

基于ABAQUS的行车过程中桥梁动挠度模拟

为研究桥梁结构在行车过程中动挠度的变化,同时考虑传统动荷载试验方法耗费人力、不利于桥梁快速检测与桥梁健康评估的局限性,提出基于ABAQUS软件模拟行车过程中桥梁动挠度的方法。首先将车辆荷载等效为振动移动荷载;然后根据车辆实际轴距、轮距和轮胎尺寸,在桥梁模型上划分行车带,通过Dload子程序,将荷载作用在行车带上;最后根据车速设置分析步和增量步时长,控制荷载在不同时间作用在行车带各区域模拟车辆运动。将该方法应用于实际连续箱梁桥动荷载试验中,对比分析各工况下的实测结果与模拟结果。实测结果与模拟结果基本一致,表明基于ABAQUS软件模拟行车过程中桥梁动挠度的方法可实现桥梁动挠度的快速检测评估,为通过动荷载试验数据评估桥梁安全提供简便方法。     

陈国达的科学哲学思想与理论自主创新

对我国著名地质学家陈国达院士的科学哲学思想作了探讨,其主要内容有:历史动力法是复杂性哲学思想与地质科学思想相结合的产物;递进思想是辩证否定观在大地构造理论发展中的胜利;地洼学说的理论结构与发展纲领是与拉卡托斯科学哲学思想不谋而合的。研究陈国达科学哲学思想对指导科学研究无疑具有重大的理论意义和现实意义。     

秦岭—淮河南北供暖格局变化及其影响因素

基于秦岭—淮河南北及其周边196个气象站点观测资料,构建实际和动态供暖指数,对中国南北过渡带供暖格局变化进行分析,并探讨冬季北极涛动（AO）异常与供暖效率的响应关系。结果表明：① 固定供暖策略下,1960-2016年秦岭—淮河南北实际供暖能耗偏高,呈现“南多北少,西低东高”的变化特征,且低纬度地区供暖需求下降信号早于高纬度;② 对比区域变暖前后,秦岭—淮河南北冬季供暖能耗1960-1990年和1990-2016年两阶段空间特征,发现“整体南高北低,北部东高西低”的格局并未发生变化,供暖南北波动界线依然维持在秦岭山脉—淮河平原中部;③ AO强弱波动与区域冬季供暖能耗具有明显的时空响应关系,是影响中国南北过渡带供暖格局变化的重要因素。当AO负相位时,除四川盆地和巫山山区之外,秦岭—淮河南北其他区域实际供暖能耗明显下降,特别是淮河平原和长江下游的过渡地带响应尤为明显,未来应该有针对性制定气候适应对策。     

基于3DEC特厚水平煤层开采地表裂缝分布规律研究

针对我国中西部某矿区的特厚水平煤层综放开采导致的沉降变形、地表裂缝等问题,本文在总结该矿区各工作面地质采矿条件的基础上,结合以往沉陷预计中岩层岩块物理力学参数的选取原则,以摩尔-库伦塑性模型作为计算模型,采用离散元3DEC数值模拟的方法,分析了煤层开采后的地表下沉和水平变形情况。同时,本文结合实地采集的裂缝和塌陷区数据,对开采后上覆岩层垮落情况及裂缝发育情况进行研究,总结出该煤矿水平特厚煤层开采后地表裂缝的分布规律和地表移动变形规律,对该煤矿的生产和开采具有指导意义。     

北极地区地缘关系研究综述

论文检索了科学引文索引(Web of Science)和中国知网(CNKI)中北极地区地缘关系的相关文献,借助CiteSpace文献分析软件的关键词共现分析功能,系统综述了2000年以来国内外关于北极地区地缘关系的研究重点。从研究内容上看,国外研究主要关注主权政治、航道利用、资源管理和原住民权益等主体性议题,而国内则着重关注地缘政治、航道交通、资源经济和地区治理等参与性议题。就研究方法上看,国内外研究中定性与定量方法兼具,但仍以定性方法和描述性方法为主。随着北极地区的发展,研究方法和研究视角有待丰富,研究领域和研究深度亟需进一步拓展和加强。北极地区具有重要的战略意义,未来应结合现代技术,借鉴国际上的地区发展理论,开展北极地区的可持续发展研究和中国参与研究,并构建新时代北极地区地缘环境理论。