含AgI焰剂成冰性能与物化特征的实验研究

利用CAMS的1 m~3等温云室系统筛选出新型高效AgI焰剂WMC-IN-001和WMG-IN-002。检测结果表明,它们具有较高的成核率,在-15℃时达到10~(15)g~(-1)AgI量级,尤其在-7℃时WMC-IN-001的成核率仍可达到10~(14)g~(-1)AgI量级。同时给出对节银剂配方和2011年市场上主要的几种催化剂的检测结果进行对比。WMC-IN-001和WMC-IN-002的成冰速率较慢,在各检测温度的成冰速率差异较小,均在40~55 min。利用冷场发射扫描电镜和能谱仪对WMC-IN-001燃烧产生的气溶胶粒子作了物化特征分析,粒子分布在0.02~0.60μm,具有两个典型的模态:0.02~0.10μm的较小的粒子和0.20~0.55μm的较大的粒子,均立方直径为0.2472μm。WMC-IN-001气溶胶粒子明显偏大,小粒子相对较少,这可能是其成冰速率偏慢的原因之一。     

2012/2013年冬季中国气温异常成因分析

2012/2013年冬季,我国平均气温为-3.8℃,较常年同期(-3.4℃)偏低0.4℃,就空间分布来看,我国东北、华北、黄淮、江淮和新疆北部气温较常年同期偏低。利用1951-2013年国家气候中心整理的全国160站月平均气温资料、英国Hadley中心全球海温资料、NCEP/NCAR再分析大气环流资料、德国不莱梅大学提供的海冰卫星遥感资料,通过EOF分析、回归分析、合成分析、相关分析方法研究了引起2012/2013年冬季我国气温异常的东亚中高纬大气环流异常,并从海洋环境要素异常的角度分析造成这种环流异常的原因。分析结果表明:2012/2013年冬季我国气温异常分布主要是由于北极涛动(AO,Arctic Oscillation)呈负位相,西伯利亚地区高度场异常偏高,东亚大槽明显偏深的环流形式引起的。而太平洋年代际振荡(PDO,Pacific Decadal Oscillation)负位相是引起西伯利亚高压强度偏强和东亚冬季风强度偏强的年代际海洋背景,前期9月海冰范围异常偏小是导致2012/2013年冬季AO呈现负位相及我国东北和新疆北部呈现异常低温的主要原因。     

结合投影变换和相位相关的海冰运动监测

为提高对渤海海冰旋转和平移运动的监测精度,提出一种基于投影变换的相位相关跟踪方法。选取连续8景静止水色成像仪(GOCI)图像序列,根据特征图像窗口的投影变换构造辅助函数,通过寻求函数最优解得到旋转角度集合,选择修正相关系数确定最佳旋转角度,同时根据相位信息实现海冰样本间亚像素级别的平移跟踪,消除传统相位相关法中因忽略图像相频特性所造成的匹配误差。实验结果表明,以手动测量的旋转角度为基准,该方法和传统相位相关法的旋转监测均方根误差的最大值/平均值分别为0.59/0.50与1.41/0.94,跟踪速度提高了50.6%;海冰平移运动的速度矢量与辽东湾的现场实测数据及历史资料记录数据基本一致。该方法对渤海海冰旋转和平移运动具有较好的跟踪效果。     

季节性冰封热融浅湖水温原位观测及其分层特征

为探究季节性冰封浅湖热力学特征,于2010年10月至2013年7月对高原腹地一典型热融湖塘冰层生消、水/冰温及气象条件开展原位观测,分析了水温分布时间变化、温跃层以及冰生消对水温结构的影响。结果发现:冰面升华显著,贯穿整个冰期;水温日变化、季节变化和垂直结构受气温、大气辐射、风速、冰生消和湖底沉积层热贡献影响显著;在"无冰期-结冰前-冰生长期-冰融化期-融化后-无冰期"年循环过程中水温垂直结构分别呈现出"分层-翻转-逆温分层-逆温与正温共存-翻转-分层"的循环过程。分层期水温结构仅由上部混合层和温跃层构成,且偶因强风搅动而全湖翻转混合。可见,相比大中型湖泊,季节性冰封浅湖热力学结构差异显著。     

松花江白山河段冰情数值计算及分析

根据水动力学、河流动力学、热力学、河冰水力学及固体力学等原理,针对松花江上游白山河段具体特征,建立了河冰数学模型,并应用有限差分计算方法,对白山河段冬季冰情演变进行了精确模拟。应用该河段1958-1973年共15年完整的地形、气象、水文、热力、冰情等原型观测资料,分别进行了模型参数率定及冰情数值模拟。研究结果表明:白山河段的封冻首先开始于白山坝址下游4 km的大崴子河段,然后封冻边缘逐渐上溯,最终到达松14断面;计算的白山河段冰花堆积体外形与河床纵剖面呈相似趋势;各种水力及冰情要素的数值计算结果和实测值吻合较好,所建立的数值模型能较好地模拟该河道的冰情。研究结果对东北地区河流冬季冰情研究及冰害防治具有一定的借鉴意义。     

冰层取心回转钻进模拟实验台的设计与测试

极地钻探实践表明,冰盖底部冰岩交界附近地质情况异常复杂,不但可能存在暖冰、基底融水,甚至还存在厚度不等的冰岩夹层,取心钻探异常困难,而优选钻头类型、确定合理的钻进参数是保证其安全、快速钻进的重要因素。本文设计了一套能够模拟冰层回转钻进的实验台,其技术参数为：钻压、转速分别可在0～10 kN、0～300 r/min范围内调节,最大扭矩约100 N·m。该实验台能够测量钻头切削具温度、钻孔深度及钻进速度等参数,为深入研究钻头类型及结构参数、钻进参数对扭矩、钻速和切削温度的影响规律提供了手段。采用PDC复合片钻头进行了冰钻实验,结果表明,实验台能够准确调节钻压和转速,可满足实验要求。     

扎龙湿地藻类植物群落结构特征及水质初步评价

扎龙湿地是我国北方同纬度地区保留最完整、最原始、最开阔的湿地生态系统,地处中温带,属大陆性季风气候。为了探究其藻类植物群落的变化特征及其与水环境的关系,本文于2011年春、夏、秋季对扎龙湿地的藻类植物群落进行调查分析,共发现藻类植物349个分类单位(包括变种、变型),隶属于8门105属,藻类植物群落全年均以绿藻为主导,其组成呈绿藻-硅藻型。优势种中绿藻门主要以镰形纤维藻(Ankistrodesmus falcatus)和四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda)为主,硅藻门以弯棒杆藻(Rhopalodia gibba)和隐头舟形藻(Navicula cryptocephala)为主,优势种组成具有明显的季节演替现象。藻类植物细胞密度呈现明显的单峰型,夏季最高,平均为10.74×10~4ind./L。湿地研究区域分为开阔型水域、小型封闭水域、湿地型水域和湖泊型水域四个生态类型,不同水域藻类植物群落结构特征明显不同。经聚类和多维尺度分析,将不同采样点的藻类植物群落分为四组,多样性指数表明湿地水体处于轻度污染或无污染状态。综合研究结果可以认为扎龙湿地的水体基本处于贫营养-中营养状态,只有极少数水域处于富营养状态。     

北极秋季海冰密集度与中国初冬降雨之间的关系

本文通过对中国地区实测降水及北极海冰卫星数据的分析,研究了北极秋季海冰密集度与中国初冬降雨的关系。合成分析的研究结果表明2000年之前中国南方和北方冬季降水偏少,中部降水偏多,这之后中国南方和北方冬季降水增加,中部降水减少。SVD研究结果显示,北极海冰减少使得近三十年来中国南方和北方冬季降雨呈现逐渐增多,中部地区(从青藏高原向东北方向至日本)降雨逐步减少的趋势。随着北极海冰的进一步减少,如遇合适的气候条件,南方冻雨出现的概率会加大。北极秋季海冰异常的回复过程加之冬季海冰异常的延续信号在中国、蒙古及日本北部激发一个阻塞高压,以巴伦支海/卡拉海为中心激发一个异常低压。这使得来自北冰洋大西洋扇区的冷空气南下至欧洲大陆和亚洲北部,在阻塞高压的影响下,冷空气进一步南下,进入东亚地区。这不仅使得亚洲冬季温度降低,也为中国北部降水增加提供条件。     

Sublittoral seaweed communities on natural and artificial substrata in a high-latitude coral community in South Africa

Coral mortality may result in macroalgal proliferation or a phase shift into an alga-dominated state. Subtidal, high-latitude western Indian Ocean coral communities at Sodwana Bay on the KwaZulu-Natal coast, South Africa, have experienced some mortality because of warm-water anomalies, storms and other causes, but the response of the macroalgae is unknown. We investigated the abundance and diversity of benthic algae on different hard natural substrata (dead digitate, brain and plate corals and beach rock) on Two-Mile Reef, Sodwana Bay. We also compared algal communities colonising ceramic, marble and pretreated ceramic tiles placed on the reef for six months. We identified 95 algae (14 Chlorophyta, 11 Phaeophyceae, 69 Rhodophyta and one cyanobacterium). Assemblages on natural and artificial substrata were dominated by the brown alga Lobophora variegata (Lamouroux) Womersley ex Oliveira and non-geniculate corallines (Rhodophyta, Corallinaceae). Cluster and ordination analyses revealed that the algae showed no affinity for particular substrata, whether natural or artificial. Algal cover was occasionally higher on rougher tiles and crustose corallines were significantly more abundant on marble than ceramic tiles. Two-Mile Reef had 23.1% dead and 48.4% live scleractinian coral cover, where dead corals were colonised indiscriminately by many small algal species, but there was no evidence of algal proliferation. The results provide a baseline for monitoring this high-latitude reef system.     

Natural ring structures on the Baikal ice cover: Analysis of experimental data and mathematical modeling

Hydrophysical studies and mathematical modeling of ring structures during ice cover on Lake Baikal have shown that their existence at the stage of ice cover degradation is due to anticyclonic currents. Such currents can be generated as a result of local upwelling, which we associate with the rise of methane hydrates from the top layer of bottom sediments and their dissociation. Analysis of satellite images shows that the radii of ice rings range from 1300 to 2400 m, which is close to the baroclinic Rossby radius. The measured ice thicknesses in the area of the rings are in agreement with model calculations. Deep water renewal in Lake Baikal can also be associated with the rise of hydrates.