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介绍一种能够高效探测海冰厚度的电磁感应方法及其在南极考察中的应用。该技术方法针对海冰和海水的电特性,利用电磁场原理精确探测仪器至冰水交界面的距离,以实现海冰厚度的测定。通过电磁感应(EM)仪观测的视电导率与同点位钻孔测量数据对比分析,获得视电导率与海冰厚度的换算关系式,通过对用该关系式计算出的海冰厚度进行验证,表明电磁感应技术能够获得可靠的海冰厚度数据。对探测剖面的海冰厚度统计表明,2005—2006年夏季南极内拉峡湾内海冰以平整冰为主,其厚度为0.8~1.4 m。 相似文献
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《世界地质》2021,(3)
为了更好地在实际生产中识别煤层顶底板位置和对采掘有威胁的地质构造,验证钻孔雷达在煤矿井下探测的有效性,笔者根据时间域有限差分原理,基于gprMax2D软件对煤矿井下钻孔雷达数据进行了模拟。建立了多频多煤层厚度的水平钻孔模型、多倾角下的倾斜钻孔模型、正断层模型、裂隙带模型、陷落柱模型和夹矸模型并得到相应数值模拟结果。结果表明,钻孔雷达能够识别顶底板位置并有效发现异常地质体;雷达中心频率在50～600 MHz时能够得到较好的探测结果且分辨率随频率升高而升高;斜钻孔对于顶底板识别影响较小;断层、裂隙带、陷落柱和夹矸等在数值结果中显示出了各自的特点,这些特点在实际生产中可为雷达剖面解释提供参照。总体上看,利用钻孔雷达对煤矿井下顶底板界面和特殊构造进行探测是可行的。 相似文献
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海冰变化与全球气候、 生态系统和人类活动密切相关， 海冰厚度是海冰变化研究的重要参数之一。全面立体高精度观测海冰厚度的最有效手段是航空遥感， 而冰桥计划（IceBridge）是当前南北极最大的航空遥感工程。基于2009 - 2014年冰桥计划的激光雷达高程数据和数字测图系统相机光学影像对南极别林斯高晋海的海冰厚度进行研究， 并结合降雪量等气象数据探讨该区域海冰厚度变化的原因。研究发现该海域的海冰厚度在2009 - 2014年间整体呈微弱增长趋势（0.07 m·a-1）， 但是在95%置信水平下不具有显著性。2009 - 2011年呈现先增加后减少的大幅度变化， 其中2010年达到极大值2.42 m， 之后开始缓慢增加。海冰厚度的年际变化与降雪和近地表温度等气象要素相关， 二者相比较而言降雪为主要影响因素。 相似文献
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煤岩界面的高精度探测是构建智能开采三维地质模型的关键难点。提出利用煤矿井下顺层孔实施单孔反射雷达,联合多孔探测结果构建区域煤岩界面地质模型实现透明工作面的方法。对单孔雷达数据,利用巷道波同相轴斜率计算煤层雷达波速度,采用空间约束偏移成像实现煤层顶/底板反射界面精准归位。形成3种匹配实际开采的透明工作面构建模式:回采前长钻孔模式、回采中短钻孔模式和联合模式。在山西某矿31004工作面对回采中短钻孔模式进行试验性应用,基于钻孔雷达构建的工作面地质模型与原始地质模型相比,局部信息刻画更精细,顶、底界面及煤厚与实际数据误差分别小于0.57、0.54、0.30 m。结果表明:钻孔雷达能高精度探测煤厚与顶、底界面,可实现透明工作面的构建。 相似文献
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探地雷达在薄煤层探测中的应用 总被引：1，自引：0，他引：1
要介绍了探地雷达的探测原理和工作方法，以及首次在我矿井下配采１４层薄煤层可采厚度和可采范围内探测的应用情况，同时也阐述了雷达探测技术在今后煤炭资源开发中解决实际地质问题的应用领域和发展前景。 相似文献
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2003年1月4日至2月15日期间,在5种不同情况下对南极海冰进行了调查研究。包括:(1)基于走航观测的威德尔海至普利茨湾之间海冰分布研究;(2)基于航空拍摄的普利茨湾海冰分布研究;(3)纳拉海峡固定冰和上浮雪厚度钻孔测量以及冰心钻取;(4)中山站附近融化冰的分布研究以及(5)中山站附近海冰早期冻结过程观测研究。结果表明,威德尔海至普利茨湾之间走航观测得到的海冰全部密集度为14.4%,大部分冰(99.7%~99.8%)属于一年冰,观测到冰的厚度在15~150 cm。沿观测航线上海冰最大密集度(80%)出现在威德尔海,从59°56 S到69°22 S以及从040°41 W到076°23 E的区域分布着广阔的水域。这一结果验证了Silvia的海冰漂移理论。普利茨湾沿岸海冰受制于沿岸地形、拉斯曼丘陵以及搁浅冰山的影响,其密集度呈现较大的空间变化。钻孔测量显示,纳拉海峡固定冰平均厚度为169.5 cm。风吹雪的重分布以及日照强度差异是导致纳拉海峡固定冰厚度差异的主要因素。观测表明,中山站附近海冰早期冻结遵循Lange的海冰早期冻结过程“饼状循环”最初的两个阶段。 相似文献
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极地冰钻技术是获取冰芯，研究冰盖-冰架-海洋相互作用，以及获取极地冰下基岩与冰下水环境样品，开展冰下环境探测的重要手段。目前极地冰钻技术的难点与前沿主要包括深冰芯钻探、冰架热水钻、冰下基岩钻和冰下水环境采样与观测技术。本文针对以上4个极地冰钻关键技术，对国内外相关技术的研究进展与项目开展情况进行了总结与梳理。综合来看，虽然我国开展极地钻探技术研究起步较晚，但随着我国极地战略不断推进，我国的极地冰钻关键技术与装备的研究正持续向着赶超极地钻探强国方向迈进，这必将为我国的极地科学研究提供强有力的技术支撑。 相似文献
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为了配合东天山—北山地区化探工作,在玉海地区开展第四系厚度和基岩面顶深探测。为了查找基岩面,对实验区与示范区进行基岩调查,以获取基岩顶深度,为钻探取样提供深度参考资料,将探地雷达和单点电测深方法联合应用于玉海基岩调查工程。玉海工区位于康古尔断裂北沿,探测结果显示,在康古尔断裂北沿高台以南地区,新近系较薄,探地雷达和单点电测深方法可以有效探测基岩顶深度,南北方向上基岩顶深度与地形等高线成负相关关系,深度在1~21 m;东西方向上基岩起伏较大,表现为西部顶深度较深,大于12 m,中部较浅,在4~20 m;东部在8~30 m,第四系覆盖区中部部分地区可大于20 m,但范围较小。此次工程实践表明,将探地雷达和单点电测深方法联合应用于玉海基岩调查是可行的,为后期钻探和化探工作提供了可靠的基础资料。 相似文献
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探地雷达因其快速、准确、无损、高分辨率等优势而被广泛应用于冰川学领域。以天山托木尔峰青冰滩72号冰川为例,着重介绍了探地雷达在冰川厚度及冰下地形探测中的应用。通过对雷达图像的处理和解译,获取了高精度的冰川厚度数据,恢复了冰下地形,计算了冰储量,并分析了冰川厚度变化对气候变化的响应。结果表明:冰舌厚度为0～148 m;冰储量为0.055 860 km3,折合成水为0.050 274 km3。近50年来,该冰川呈现强烈消融,与冰川区气温快速上升有直接关系,雷达探测为研究此响应机制提供了定量化的科学依据。 相似文献
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基于FY-3 MWRI数据的北极海冰密集度反演研究 总被引：1，自引：1，他引：0
以ASI算法（ARTIST sea ice algorithm）为基础， 得到基于风云3C气象卫星（FY-3C）微波辐射计（MWRI）数据的纯水与纯冰系点值， 利用插值方法确定基于FY-3 MWRI数据的ASI海冰密集度计算公式， 采用大津法（Otsu算法）得到基于MWRI数据的天气滤波器阈值。以2016年1月数据为例， 对北极海冰密集度进行反演， 并与美国国家冰雪数据中心（NSIDC）以及德国不莱梅大学提供的海冰密集度产品进行对比验证。结果表明： 基于MWRI数据得到的1月平均海冰面积以及平均密集度均介于二者之间， 其中平均密集度与不莱梅产品更接近， 仅相差1.310%。与风云卫星空间分辨率为250 m的中分辨率光谱成像仪（MERSI）数据得到的结果进行对比， 发现二者的海冰外缘线基本一致， MERSI数据得到的海冰密集度以及海冰面积比MWRI数据得到的结果分别高出5.029%、 9.318%。因此， 应用该方法可有效推进MWRI数据反演北极海冰密集度， 进而监测北极海冰分布和变化。 相似文献
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以J.A.Clark为代表的全球海面变化均衡模式为基础,讨论冰盖形或对地核运动的影响。数值计算表明,由于地核偏离地心的运动,不同海区大约有±1.54m的海面波动。把这个结果叠加在均衡模式的结果之上,会使预测的结果与所观察结果更为符合。 相似文献
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基于CryoSat-2卫星测高数据分析南极海冰厚度的时空变化 总被引：1，自引：1，他引：0
利用卫星测高数据能够获取大尺度、长时序的海冰厚度信息。相较于北极,目前南极海冰厚度特别是近期变化信息仍很缺乏。基于2013-2018年的CryoSat-2卫星测高数据,采用最低点高程法和静力平衡方程模型反演了近6年逐月平均海冰厚度并分析其时空变化规律。结果表明：2013-2018年南极海冰厚度整体呈现先上升后下降的趋势,其中,2014-2017年年平均海冰厚度表现为快速变薄。南极较厚的海冰集中在威德尔海西南海域,最大值出现在该海域2014年的7月（6.27 m）。年平均海冰厚度在2017年达到最低值。南极海冰厚度的时空变化研究可为深入研究海冰变化与全球变化的关系提供参考。 相似文献
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格陵兰海海冰外缘线变化特征分析 总被引：2，自引：0，他引：2
格陵兰海作为北冰洋的边缘海之一,容纳了北极输出的海冰,其海冰外缘线的变化既受北极海冰输出量的影响,也受局地海冰融化和冻结过程的影响。利用2003年1月到2011年6月AMSR-E卫星亮温数据反演的海冰密集度产品,对格陵兰海海冰外缘线的变化特征进行了分析。结果表明,格陵兰海海冰外缘线不仅存在一年的变化周期,还存在比较显著的半年变化周期,与海冰在春秋两季向岸收缩有关。格陵兰海冬季的海冰外缘线极大值呈逐年下降的趋势,体现了北极增暖导致的冬季海冰范围减小;而夏季海冰外缘线离岸距离的极小值呈上升趋势,表明夏季来自北冰洋的海冰输出量增大。2003—2004年是格陵兰海夏季海冰融化最严重的2年。2007年北冰洋夏季海冰覆盖范围达到历史最小;而格陵兰海夏季的最小海冰范围最大,表明2007年北冰洋海冰的输出量大于其他年份。此外,夏季格陵兰岛冰雪融化形成的地表径流对海冰外缘线有一定的影响。对海冰外缘线影响最大的不是格陵兰海的局地风场,而是弗拉姆海峡(Fram Strait)区域的经向风,它直接驱动了北冰洋海冰向格陵兰海的输运,进而对格陵兰海海冰外缘线的分布产生滞后的影响。 相似文献
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北冰洋中央密集冰区海冰对太阳短波辐射能吸收的观测研究 总被引：8，自引：2，他引：6
太阳辐射能是海冰融化的最主要能源,基于在2008年8月21～27日北极加拿大海盆中部为期8天的冰站考察中海冰光学观测数据,研究了北冰洋中央密集冰区海冰吸收的太阳辐射能.通过现场直接观测,确定了海冰透射率、反照率、吸收率及其随冰厚的变化,得出海冰对太阳短波辐射的吸收率大约为到达冰面太阳辐射的16%,大部分被冰雪表面反射.为期3天的对太阳辐射的观测表明,虽然到达北冰洋中央密集冰区的太阳辐射能并不少,但由于云和雾覆盖的时间所占的比例很大,有将近57%被大气削弱,其余的又有77%左右被冰雪表面反射回太空,海冰吸收的热量只有10.2W/m2,相当于每天融化2.6mm的冰,1m厚海冰全部融化需要380天,不足以为海冰融化提供足够的热量.因此北冰洋中央密集冰区终年被海冰覆盖,即使在北冰洋海冰面积骤减的现状下,那里的海冰密集度仍然接近100%.然而,文章的结果指出:大气中云和雾大幅度减少、积雪层融化、海冰厚度减小、融池的比例增加等因素都会大幅度增加海冰吸收的热量,未来这些过程的发生有可能导致北冰洋密集冰区的海冰快速融化. 相似文献
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《地学前缘(英文版)》2023,14(4):101566
Microplastics (MPs) pollution has become a serious environmental issue of growing global concern due to the increasing plastic production and usage. Under climate warming, the cryosphere, defined as the part of Earth’s layer characterized by the low temperatures and the presence of frozen water, has been experiencing significant changes. The Arctic cryosphere (e.g., sea ice, snow cover, Greenland ice sheet, permafrost) can store and release pollutants into environments, making Arctic an important temporal sink and source of MPs. Here, we summarized the distributions of MPs in Arctic snow, sea ice, seawater, rivers, and sediments, to illustrate their potential sources, transport pathways, storage and release, and possible effects in this sentinel region. Items concentrations of MPs in snow and ice varied about 1–6 orders of magnitude in different regions, which were mostly attributed to the different sampling and measurement methods, and potential sources of MPs. MPs concentrations from Arctic seawater, river/lake water, and sediments also fluctuated largely, ranging from several items of per unit to >40,000 items m?3, 100 items m?3, and 10,000 items kg?1 dw, respectively. Arctic land snow cover can be a temporal storage of MPs, with MPs deposition flux of about (4.9–14.26) × 108 items km?2 yr?1. MPs transported by rivers to Arctic ocean was estimated to be approximately 8–48 ton/yr, with discharge flux of MPs at about (1.65–9.35) × 108 items/s. Average storage of MPs in sea ice was estimated to be about 6.1×1018 items, with annual release of about 5.1×1018 items. Atmospheric transport of MPs from long-distance terrestrial sources contributed significantly to MPs deposition in Arctic land snow cover, sea ice and oceanic surface waters. Arctic Great Rivers can flow MPs into the Arctic Ocean. Sea ice can temporally store, transport and then release MPs in the surrounded environment. Ocean currents from the Atlantic brought high concentrations of MPs into the Arctic. However, there existed large uncertainties of estimation on the storage and release of MPs in Arctic cryosphere owing to the hypothesis of average MPs concentrations. Meanwhile, representatives of MPs data across the large Arctic region should be mutually verified with in situ observations and modeling. Therefore, we suggested that systematic monitoring MPs in the Arctic cryosphere, potential threats on Arctic ecosystems, and the carbon cycle under increasing Arctic warming, are urgently needed to be studied in future. 相似文献
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太阳辐射能是海冰融化的最主要能源,基于在2008年8月21~27日北极加拿大海盆中部为期8天的冰站考察中海冰光学观测数据,研究了北冰洋中央密集冰区海冰吸收的太阳辐射能。通过现场直接观测,确定了海冰透射率、反照率、吸收率及其随冰厚的变化,得出海冰对太阳短波辐射的吸收率大约为到达冰面太阳辐射的16%,大部分被冰雪表面反射。为期3天的对太阳辐射的观测表明,虽然到达北冰洋中央密集冰区的太阳辐射能并不少,但由于云和雾覆盖的时间所占的比例很大,有将近57%被大气削弱,其余的又有77%左右被冰雪表面反射回太空,海冰吸收的热量只有10.2 W/m2,相当于每天融化2.6 mm的冰,1 m厚海冰全部融化需要380天,不足以为海冰融化提供足够的热量。因此北冰洋中央密集冰区终年被海冰覆盖,即使在北冰洋海冰面积骤减的现状下,那里的海冰密集度仍然接近100%。然而,文章的结果指出：大气中云和雾大幅度减少、积雪层融化、海冰厚度减小、融池的比例增加等因素都会大幅度增加海冰吸收的热量,未来这些过程的发生有可能导致北冰洋密集冰区的海冰快速融化。 相似文献
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北冰洋盐跃层研究进展 总被引：8，自引：1，他引：8
长年存在的盐跃层是北冰洋上层海洋独有的结构之一，对维持北冰洋表层的低温特征和海冰存在起着非常重要的作用。在过去的十几年中，北冰洋气候系统发生了前所未有的异常变化，北冰洋盐跃层也经历了从消退到近乎恢复的戏剧性变化。因此，北冰洋及其盐跃层的研究得到了广泛的重视。介绍了有关北冰洋盐跃层研究的进展情况，并对研究中存在的问题以及未来的发展进行了分析和阐述。有关北冰洋盐跃层的形成问题，先后有平流机制、对流机制等多种观点。认为由于现在欧亚海盆表层盐度普遍增高，其盐跃层的形成当以对流机制为主；而平流机制则更加适用于加拿大海盆的盐跃层。20世纪90年代，在北冰洋观测到一系列异常变化，包括盐跃层退缩、大西洋层增暖和北极海冰减少。实际上，这些变化是紧密联系在一起的，而后期盐跃层局部性的恢复似乎表明目前观测到的北冰洋气候系统的变化有可能是一种周期性的振荡。 相似文献
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南极和北极地区在全球变化中的作用研究 总被引：23，自引：1，他引：23
近半个世纪的调查基本揭示了极地在地球系统中的作用。两极保持了世界 99%的冰川 ,相当于全球淡水的 78% ,全部融化将使地球海平面上升 70m。极区又是世界气候系统中最活泼的组成 ,通过其冰盖、大气和周围海域的强烈耦合过程而影响全球。同时 ,南极上空臭氧空洞的出现 ,北极地区冻土带的北移等都表明全球变化也在明显地影响着两极。中国 2 0年来对南极的考察过程中 ,建立两个南极科学考察站 ,拥有极地考察破冰船 ,1999年开展了中国首次北极科学考察 ,对南北极的区域特征及其在全球变化中的作用提出了新的认识。 相似文献
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北极海冰减退引起的北极放大机理与全球气候效应 总被引：5，自引：1，他引：4
自20世纪70年代以来,全球气温持续增高,对北极产生了深刻的影响。21世纪以来,北极的气温变化是全球平均水平的2倍,被称为"北极放大"现象。北极海冰覆盖范围呈不断减小的趋势,2012年北极海冰已经不足原来的40%,如此大幅度的减退是过去1 450年以来独有的现象。科学家预测,不久的将来,将会出现夏季无冰的北冰洋。全球变暖背景下北极内部发生的正反馈过程是北极放大现象的关键,不仅使极区的气候发生显著变化,而且对全球气候产生非常显著的影响,导致很多极端天气气候现象的发生。北极科学的重要使命之一是揭示这些正反馈过程背后的机理。北极放大有关的重大科学问题主要与气—冰—海相互作用有关,海冰是北极放大中最活跃的因素,要明确海冰结构的变化,充分考虑融池、侧向融化、积雪和海冰漂移等因素,将海冰热力学特性的改变定量表达出来。海洋是北极变化获取能量的关键因素,是太阳能的转换器和储存器,要认识海洋热通量背后的能量分配问题,即能量储存与释放的联系机理,认识淡水和跃层结构变化对海气耦合的影响。全面认识北极气候系统的变化是研究北极放大的最终目的,要揭示气—冰—海相互作用过程、北极海洋与大气之间反馈的机理、北极变化过程中的气旋和阻塞过程、北极云雾对北极变化的影响。在对北极海冰、海洋和气候深入研究的基础上,重点研究极地涡旋罗斯贝波的核心作用,以及罗斯贝波变异的物理过程,深入研究北极变化对我国气候影响的主要渠道、关键过程和机理。 相似文献