多角度遥感估算稀疏团粒分布型土壤表面粗糙度方法初探

表面粗糙度是影响土壤在微波波段发射和散射辐射的主要因素之一,也是微波遥感研究与应用的重要参量。由于微波后向散射还受介电特性、穿透深度等因素的影响,在微波遥感应用中往往难以单独考虑介质表面粗糙度,给参数估算与反演带来了一定困难。在可见光、近红外波段,粗糙度作为土壤表面重要的结构参数之一,直接影响着土壤的二向反射分布特征。因此,本文尝试利用光学多角度观测信息,反演土壤表面粗糙度。基于地表二向反射几何光学模型,假设裸土像元由随机分布于平坦表面的土壤团粒组成,将团粒近似为半椭球体,建立裸露土壤表面二向反射模型,模拟不同粗糙度条件下土壤表面像元的二向反射分布特征。进一步尝试采用多角度观测数据反演模型,估算土壤团粒的几何结构参数,进而计算土壤表面均方根高度,作为表面粗糙度的衡量指标。地面实测多角度数据的初步验证结果表明,多角度光学遥感估算土壤表面粗糙度的方法是可行的。     

劈裂砂岩有、无砂粒填充条件下的多因素对渗流量影响对比分析

采用宜昌劈裂砂岩,在有、无砂岩填充条件下,分别从轴压、围压、劈裂面面积、凹凸高差、迹线长度、劈裂面2D投影面积、进出口长度、结构面粗糙度对渗流量的影响规律进行了对比分析。研究结果表明：有、无砂粒填充下轴压与渗流量均呈线性递增关系;无填充时围压与渗流量呈对数递减关系,有充填时围压与渗流量呈线性关系;无充填时渗流量与流面积呈三次函数关系,而充填后过流面积对渗流量几乎无影响;凹凸高差、2D面积与渗流量的关系也有相似规律,分析认为,这主要是砂粒充填后带来的过流通道要远大于上述三因素对过流通道的改变;无充填时,渗流量随迹线长度线性递减,有填充时该规律被淹没;无论有、无填充,渗流量与过流面粗糙度系数在一定范围内均呈现二次函数关系。这些规律能指导渗流测量时各因素的优先次序,可有效减少对次要影响因素的测量工作,同时可对渗流的数值模拟提供参考。     

月表虹湾Hurst指数分析

月球遥感是在登月技术还不完善的情况下,利用遥感数据,通过各种分析来研究月球演化、内部结果和表面特征的方法。粗糙度是地表隆升、沉降、侵蚀和火山喷射物覆盖在行星表面留下的记录,因此对行星表面粗糙度的定量分析可以精确反映其地质演化过程。而Hurst指数则是粗糙度的精确反映。文中利用LOLA制作的DEM,以月球正面虹湾为例,选取水平方向的12条剖面和垂直方向的15条剖面对其各粗糙度参数进行计算,并结合月表成熟度对Hurst指数与底层年龄的相关性进行了分析,得出如下结论:(1)在1km的剖面长度上,虹湾地区均方根高程的平均值在3m左右;在0.2～3km研究尺度范围内,虹湾地区的坡度不超过2°,说明该地表起伏度小。(2)虹湾地区的Hurst指数跨度比较大,尤其在垂直方向(南北)上,在0.4到0.9之间,表明其构造样式丰富。(3)在0.2～3km研究尺度范围内,Hurst指数自北往南增大、自西往东增大,表示在虹湾地区粗糙度自西北向东南方向增大。(4)虹湾地区地质年龄为自西北向东南方向变小,与Hurst指数增大方向一致。(5)在月表年轻撞击坑地区月表成熟度与Hurst指数大致呈负相关关系。     

An analysis of the radar backscatter from oil-covered sea surfaces using moment method and Monte-Carlo simulation: preliminary results

An analysis of the radar backscattering from the ocean surface covered by oil spill is presented using a microwave scattering model and Monte-Carlo simulation. In the analysis, a one-dimensional rough sea surface is numerically generated with an ocean waveheight spectrum for a given wind velocity. A two-layered medium is then generated by adding a thin oil layer on the simulated rough sea surface. The electric fields backscattered from the sea surface with two-layered medium are computed with the method of moments (MoM), and the backscattering coefficients are statistically obtained with N independent samples for each oil-spilled surface using the Monte-Carlo technique for various conditions of surface roughness, oil-layer thickness, frequency, polarization and incidence angle. The numerical simulation results are compared with theoretical models for clean sea surfaces and SAR images of an oil-spilled sea surface caused by the Hebei (Hebei province, China) Spirit oil tanker in 2007. Further, conditions for better oil spill extraction are sought by the numerical simulation on the effects of wind speed and oil-layer thickness at different incidence angles on the backscattering coefficients.     

荒漠戈壁下垫面表面动量和感热湍流通量参数化研究

用合理筛选以后的野外观测资料，研究了荒漠戈壁地表湍流通量参数化的问题。首先，分析了Monin-obukhov相似函数的特征，并拟台出了其经验公式。结果表明，风速和温度相似性函数随稳定度参数的变化曲线与典型经验曲线差异较小，并且在经验曲线分布范围以内，但中性时的值有所不同。同时，还用该资料给出了动量和标量粗糙度(感热粗糙度)长度的平均值及其标量粗糙度随摩擦速度的变化关系。发现标量粗糙度的平均值大约比动量粗糙度的小一个量级，并且随摩擦速度的增大而减小，但明显比其理论预测值要大。     

沙漠下垫面地面温度及能量收支的BATS模式参数化改进

利用陆面过程模式BATS,引入地表发射率及两种大气发射率参数化方案,同时引入不同的地表粗糙度参数化方案,对比各种参数化方案对沙漠下垫面地面温度及能量收支的模拟状况。结果表明：采用Van Bavel等发展的地表发射率及Chung等发展的大气发射率方案可以明显改进地面温度及向上长波辐射的模拟,Chung等方案在夜间与正午的模拟效果更好,减小了1 ℃左右的地面温度模拟偏差,减小了10 W·m^-2左右的向上长波辐射模拟偏差。晴天地面温度及向上长波辐射的模拟结果优于阴天。利用Zhang等发展的裸土粗糙度参数化方案也会提高模式对地表感热通量模拟的准确性。     

跃变型扩散的实验研究

本文为一次沿海岸边翻越二维山丘的扩散实验.结果表明:在一定条件下,假若两层空气的湍流强度和尺度的比值不大,当烟羽从上层侵入到下层较强混合气层时,不一定产生燻烟型扩散,仅表现为扩散参数在一定水平距离上的跃变.本文同时介绍了两组风洞实验的结果,其目的在于说明扩散参数跃变存在的事实.     

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。     

不同下垫面的粗糙度和中性曳力系数研究

根据１９９４年９月１８－３０日南沙海域近海经层大气湍流观测资料和黑河实验（ＨＥＩＦＥ）１９９０年８月１～２４日的微气象站及１９９８年６月ＧＡＭＥ／Ｔｉｂｅｔ的观测资料,利用Ｂｒｕｔｓａｅｒｔ的假定和Ｍｏｎｉｎ－Ｏｂｕｋｈｏｖ相似理论的推广和延伸,分别分析和计算了该海域近海层光滑海面粗糙海面上空气动力粗糙度（ｚ０）、标量粗糙度（ｚｒ,ｚｑ）、中性曳力系数（ＣＤＮ）、整体输送系数（感热交换系数ＣＨＮ、