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基于机载激光高度计测得的南极威德尔海西北区域冬季海冰表面起伏数据,结合脊帆形态参数和空间分布对中性条件(大气层处于中性平衡态)下对应10m高度处风速的冰-气拖曳系数Cdn(10)和脊帆形拖曳力Fd的参数化方案进行了改进,并探讨了冰-气拖曳系数Cdn(10)和脊帆形拖曳力对总拖曳力的贡献随脊帆强度(脊帆高度与间距的比值,其中脊帆高度是指脊帆顶点到平整冰面的垂直距离,脊帆间距是指相邻两个脊帆顶点之间的距离)和冰面粗糙长度的变化情况。结果表明,冰-气拖曳系数Cdn(10)随脊帆强度增大呈递增趋势,对较小的脊帆强度,Cdn(10)随粗糙长度的增大而增大,但脊帆强度较大时,Cdn(10)随粗糙长度减小而增大,即存在某一脊帆强度阈值,使Cdn(10)在该阈值两侧随粗糙长度的变化趋势相反;脊帆形拖曳力对总拖曳力的贡献随脊帆强度减小而减小,随着粗糙长度增大而减小。通过分析发现,造成以上不同变化趋势的主要原因是:随着脊帆强度的增大,摩拖曳力在总拖曳力中的优势地位逐渐由形拖曳力代替。 相似文献
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利用非线性高能超声测试设备及超声波(纵波、横波)波速与物体力学参数的关系,对人造冰样进行了冰样力学参数(杨氏模量、泊松比、剪切模量、体积模量)随温度变化的研究。通过MATLAB进行所测数据曲线拟合,得到超声波波速在人造冰样中随温度的变化规律,进而由理论公式推导所测人造冰样力学参数随温度的变化规律。结果表明:冰样中超声波波速随温度降低而升高,冰样的杨氏模量、泊松比、剪切模量、体积模量也都随温度降低而升高。本研究有助于超声波检测法在冰样物理力学性质测量中的应用,为开展南极冰盖、海冰以及终年冻土等力学及流动特性研究提供理论模型和实验数据。 相似文献
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利用南极中山站附近固定冰不同季节的温度垂直廓线,冰芯盐度、密度数据,基于Cox等发展的冰内孔隙率计算方法,获得冰内孔隙率的垂直廓线。再通过建立分布参数系统最优控制模型,优化辨识在无热源条件下冰内温度垂直廓线对应的海冰导温系数。通过比较7种冰导温系数同孔隙率的关系,选择出海冰导温系数和孔隙率的最优关系式。用该关系式对同一地点不同年份的海冰进行温度垂直廓线计算,比较辨识的导温系数同孔隙率的关系相对于前人理想海冰模型中的导热系数、比热等公式计算对应条件的海冰垂直温度廓线的优势。两种计算结果说明,辨识得到的关系所引起的偏差在趋势和量级上同理想模式计算的结果相同,但辨识得到的关系更简洁,且更具有物理背景。 相似文献
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基于美国冰雪数据中心的月平均海冰运动和海冰密集度数据, 建立了1979—2015 年罗斯海海冰运动
速度时间变化序列, 揭示了海冰运动速度的年际和季节变化特征, 探讨了海冰运动速度和海冰范围之间可
能存在的联系, 最后对影响海冰运动速度变化的因素进行了分析。结果表明, 1979—2015 年罗斯海海冰运动
速度总体呈现加快趋势, 海冰运动速度增加趋势最快的季节为秋季, 其次是冬季、春季和夏季。冬季海冰平
均运动速度最大, 依次是秋季、春季和夏季。海冰运动速度与海冰范围在37 年间均呈现上升趋势, 海冰范
围变化滞后海冰运动速度1—2 个月, 两者呈显著正相关关系, 海冰运动速度的增加导致罗斯海海冰范围不
断扩张, 进而影响南极整体海冰分布。罗斯海海冰运动速度与风速之间存在显著正相关关系, 风场是影响海
冰运动速度的一个直接因素。除此之外, 海冰运动还受到包括气压场、洋流场以及海洋阻力系数等的影响。 相似文献
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拖曳力系数是计算风沙流中沙粒受空气阻力的重要参数。考虑实际风沙流中沙粒浓度及沙粒形状,利用FLUENT软件首先计算了不同风速下距地表不同高度处两沙粒的拖曳力系数,给出了影响沙粒拖曳力系数的间距范围,然后计算了真实风沙流中不同高度沙粒拖曳力系数。结果表明,给定风速下拖曳力系数随距地面高度的增加先减小后增加,并将沙粒拖曳力系数拟合成距床面高度的函数,该函数与风速有关。 相似文献
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2012年11月—2013年4月中国第29次南极科学考察期间,针对南极夏季固定冰单轴压缩性质开展了研究。使用冰芯钻直接在平整冰层钻取力学试样,取样冰厚为149 cm,其中颗粒冰、柱状冰和片状冰分别占采样冰芯总长度的15.4%、72.5%和12.1%;单轴压缩试样只采用柱状冰部分,加工好的力学冰样尺寸为直径9 cm,长度为18 cm;共设置5个试验温度(-2、-4、-6、-8和-10℃),加载应变速率在10-6—10-2s-1。利用统计方法分析试验结果,建立了南极夏季海冰单轴压缩强度与孔隙率和应变速率的关系式,以及综合考虑应变速率和温度影响下的单轴压缩强度定量表达式;同时,基于分形理论对单轴压缩试样破碎块分布规律进行了分析,结果显示碎块长度分形维数随着温度和应变速率的降低有增大趋势。在特别低应变速率下海冰试样整体发生蠕变时,无法采用分形方法讨论海冰内部破碎程度。 相似文献
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海冰密度是海冰和气候模型的重要物理变量,也是利用卫星测高数据估算海冰厚度的关键参数。目前各国北极科学考察虽开展了海冰物理观测,但对近期北极海冰密度现场观测资料的综合分析和挖掘应用不足。在此背景下,收集了近15年来北极海冰密度现场观测资料,分析北极海冰密度的变化特征;对海冰密度实测数据进行克里金插值,将插值结果输入静力平衡方程模型计算海冰厚度,探讨海冰密度对海冰厚度卫星测高反演的影响。结果表明, 2000—2015年北极海冰密度变化范围为750—950 kg·m–3,1—9月海冰密度总体上随月份变化呈减小的趋势;6—9月北极海冰密度随着纬度的增加而减少(75°N—90°N);通过对比分析表明,相较于使用海冰密度固定值参与估算海冰厚度,采用经现场观测数据空间插值后的海冰密度估算海冰厚度的结果更为准确。北极海冰密度现场观测资料的整理分析可为海冰与气候变化等进一步研究提供参考。 相似文献
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极地海冰对全球气候变化具有指示作用,北极海冰监测对全球气候环境变化研究意义重大。利用中国第3次北极科学考察（CHINARE-2008）长期冰站获取的海冰物质平衡浮标数据和MODIS影像对北极海冰运动及其变化进行监测。结果表明MODIS影像分类得到的海冰密集度效果较好,海冰与海水之间界线清晰。4月16日至30日长期冰站在自西北向东南的漂移过程中,海冰逐渐分裂,密集度下降,速度总体上不断减小。4月30日至5月19日期间海冰密集度变化比较大,尤其是5月8日,海冰密集度突然升高。结合对漂移轨迹的分析发现,这可能是受大风、洋流等因素影响,海冰产生回旋运动导致的。5月19日至7月6日海冰密集度上升,在格陵兰岛附近海冰运动受地形影响产生聚集现象,因此在该区域海冰密集度呈现上升趋势。 相似文献
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详细介绍了Sea Ice Simulator(SIS)海冰模式中引进两种盐度参数化方案即等盐度方案和盐度廓线方案对海冰模拟所存在的差异。利用盐度廓线方案导出的表征盐度与海冰温度间关系的方程比等盐度方案多出一项,将该项定义为盐度差异项。盐度差异项对海冰厚度的热力作用表现为:在海冰厚度增长季节(11月到次年5月),盐度差异项通过升高海冰内部温度,抑制海冰增长;在消融的第一阶段(6—8月),盐度差异项通过升高海冰内部温度加快海冰消融;在消融的第二阶段(9—10月),盐度差异项通过降低海冰内部的温度抑制海冰消融。但尺度分析表明,盐度差异项要比方程中对海冰温度作用最大项小1—2个量级,如果采用一级近似,可以略去盐度差异项,因此盐度差异项对与海冰增长和消融影响很小。同时利用GFDL中心研制的冰-洋耦合模式Modular Ocean Model(MOM4),分别采用两种盐度参数化方案模拟北极海冰厚度和海冰密集度的季节性变化,模拟结果也表明两种方案模拟得到的海冰厚度和海冰密集度的季节性变化相差甚小。 相似文献
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根据2003—2010年南极磷虾48.2区产量数据结合该区域海冰和SST数据,分析了磷虾产量的时空分布,探讨了海冰和SST对南极磷虾资源丰度的影响。结果表明,48.2区的渔汛期为3—7月,主要作业时间为2—8月,产量约占该渔区年产量的99.3%。回归分析表明,磷虾CPUE变动与海冰和SST面积变化关系明显。磷虾CPUE与海冰总面积年间变化呈现显著的负相关(R=0.80),与海冰密集度为90%—100%的海冰面积负相关系数最大(R=0.84);年内变化关系则为一元二次多项式回归模型,CPUE随海冰面积的递增先增大后减小,与海冰密集度为60%—70%的海冰面积相关系数最大(R=0.94)。磷虾CPUE与SST为-2—3℃时的总面积年间变化负相关性不显著(R=0.46),但与SST为1—2℃时的面积呈现显著的负相关(R=0.91);年内变化关系也为一元二次多项式回归模型,CPUE随SST面积的递增先增大后减小,与SST为0—1℃时的面积相关系数最大(R=0.97)。 相似文献
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Glen E. Liston Oddbjørn Bruland Jan-Gunnar Winther Hallgeir Elvehøy Knut Sand 《Polar research》1999,18(2):283-290
In the near coastal regions of Dronning Maud Land, Antarctica, below-surface ice-melt in blue-ice areas has been observed. The low scattering coefficients of the large-grained blue-ice allow penetration of solar radiation, thus providing an energy source below the ice surface. The sub-surface meltwater is significant enough to show up on remote-sensing imagery in the form of ice-covered lakes. Adjacent snow-accumulation areas have much higher scattering coefficients and consequently limit solar radiation penetration in these regions. These snow and ice surfaces are generally below freezing, and little surface melting occurs. To assess the response of these melt features to changes in atmospheric forcings such as cloudiness, air temperature, and snow accumulation, a physically-based model of the coupled atmosphere, radiation, snow, and blue-ice system has been developed. The model consists of a heat transfer equation with a spectrally-dependent solar-radiation source term. The penetration of radiation into the snow and blue-ice depends on the surface albedo, and the snow and blue-ice grain size and density. Model simulations show that ice melt occurring in this area is sensitive to potential variations in atmospheric forcing. Under certain conditions more traditional surface melting occurs and, under other conditions, the existing melt processes can be shut down completely. In light of the sensitivity of this system to variations in atmospheric forcing, and the ability to view melt-related features using remote sensing, a tool exists to efficiently monitor variations in Antarctic coastal climate. 相似文献
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Video observations of the underside of arctic sea ice-features and morphology on medium and small scales 总被引：2，自引：0，他引：2
Morphological structures and the occurrence of sea-ice sediments and ice-related algae at the ice floe-water column interface were studied by video observations in summer 1995. Recordings at twelve stations in the northern Laptev Sea and the adjacent Arctic Ocean showed large variations. On a medium-scale (metres), level ice and deformed floes as well as whole rafted and stacked floes were found. At the underside of floes, small-scale structures (centimetres such as bulges, depressions and holes were observed. The surface and sides of rafted floes sometimes had downward running grooves. Sediment inclusions occurred in diffuse or concentrated forms as well as in parallel streaks. Ice-related algae were visible as green areas at the underside of floes or as threads haniging into the water column. The distribution of sediments and algae was patchy. Some processes which might lead to the observed structures are suggested. 相似文献
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利用2007/2008年中国第24次南极考察队在南极中山站附近冰盖上观测试验获得的湍流脉动及相关资料,对原始资料通过坐标旋转订正后,应用涡动相关法计算分析了冰盖近地面层的湍流强度(I)、稳定度参数(z/L)、摩擦速度(u*)、拖曳系数(Cd)、地表粗糙度(z0)及动量通量(τ)和感热通量(H),并与空气动力学方法的计算结果进行对比。结果表明,Louis方案能够较好地模拟近地面层湍流通量;在平均状态下,全天雪面以感热形式从大气获得净的能量;近中性层结下地表粗糙度z0为4.54×10-4m,拖曳系数Cd=1.7×10-3,在非中性条件下,稳定度越小Cd越大,反之,则稳定度越大Cd越小。 相似文献
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直立植被粗糙度和阻力分解的风洞实验研究 总被引：31，自引：10，他引：21
直立植被覆盖的床面上,由于直立植被消耗风动量,裸露床面上的剪切力因之降低,从而抑制风蚀。在风洞中用圆柱形木棒模拟直立植被,研究了地表总阻力系数CD、直立植被阻力系数Cf和粗糙度z0及其影响因素。实验结果表明,直立植被高度和密度对地表总阻力系数CD和粗糙度z0都有影响,但是程度不同。地表总剪切力分解为作用在直立植被上的剪切力和作用在裸露地表上的剪切力,表达式为τ=Fr/S+τs·S'/S。随着植被密度和高度增加,作用在植被上的剪切力增加,而作用在裸露地表上的剪切力减少。当侧影盖度Lc≥0.03时,τs可以忽略不计,用CD=2u*2/ uz2+CfLc计算植被阻力系数Cf。计算出的直立植被阻力系数Cf与1/√Lc之间成线性关系,而与AR无关。这与Marshall在风洞中通过直接测量粗糙元的阻力计算出的粗糙元阻力系数遵循类似的规律。地表总阻力系数CD与粗糙度z0之间较好的相关性说明,只要采用适当的测量方法,用曲线拟合方法获得直立植被覆盖地表总阻力系数CD和粗糙度z0是可靠的。 相似文献
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理论计算了冰层的声波反射系数,分析了平面冰层覆盖下水中声传播损失特性。将冰层视作平面覆盖层,建立了"空气-冰层-水"结构的冰层反射物理模型,结合冰中的物理声学参数,得到冰层反射系数;利用Bellhop海洋声学传播模型得到冰层覆盖下声场的传播损失,对比分析了传播损失与声波频率、声源深度的关系;结合冰层反射系数计算结果,解释了冰下信道具有频率选择性的原因。结果表明,冰层覆盖下声场传播具有明显的频率选择性,这种频率选择性是由声波频率和冰层厚度共同决定的。 相似文献
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The net phytoplankton in Kongsfjorden, Svalbard, July 1988, with general remarks on species composition of arctic phytoplankton 总被引：3，自引：0，他引：3
Examination of 17 samples collected by a 20 μm meshed meshed net in Kongsfjorden, Svalbard, 8–19 July 1988, showed a dominance of dinoflagellates and the chrysophyte Dinobryon Balticum in the surface layers, whereas the diatom and the haptophyte Phaecystis pouchetii abundance increased with depth. The diatom Pseudo-nitzschia granii appeared together with P. pouchetii through the whole water column, and Actinocyclus curvatulus was one of the few diatoms present also in the surface samples. Two samples, from 15 and 50 m, respectively, were cleaned of organic material and mounted in Naphrax for a more critical identification of the diatoms. We were able to group the species according to habitats, especially types of ice. The planktonic Thalassiosira antarctica var. borealis, T. hyalina, T. nordenskioeldii, Bacterosira bathyomphaia, Chaetoceros furcellatus, C. socialis and Fragilariopsis oceanica were present mainly as resting stages representing a post-bloom situation. These species and T. gravida appear early in the season and may have started to grow already under the ice. Fragilariopsis cylindrus and F. oceanica seem to have a closer affinity to ice than Thalassiosira and Chaetoceros spp. although they are common in the plankton. Some Nitzschia species which are usually regarded as typical sea-ice diatoms and have thicker and older ice as the main habitat were present only in small cell numbers in the plankton samples. The last component, evidently introduced from Atlantic water in the Norwegian Sea, consisted of diatoms with a more oceanic distribution, e. g. Fragilariopsis pseudonana and a small form of Thalassiosira bioculata . 相似文献
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气流中颗粒阻力系数和升力系数讨论 总被引：16，自引：10，他引：6
对于颗粒在气流中处于跃移状态时的受力问题,许多学者已作过论述。但是,不同学者在建立跃移模型时所选取的力并不完全相同。而且在力的计算方面见解不一,突出表现在阻力和升力的确定上。鉴于此,文章以阻力、阻力系数和升力、升力系数为出发点论述了阻力系数和升力系数的来源与本质,并针对当前广泛使用的阻力和升力公式进行评价,指出这些公式在应用中的缺陷。建议采用阻力系数和升力系数参数,通过实验测量来确定阻力和升力系数,以精确计算颗粒所受的阻力和升力。并对这种方法的合理性进行了讨论。 相似文献