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   总被引：1，自引：1，他引：0  

南立文  王晓萍  王杭州  周宏亮  陈鹰 《海洋学报(英文版)》2020,39(9):115-124

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.  相似文献   

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     

田亚男  韩笑  殷敬伟  陈红霞  刘清宇 《海洋学报(英文版)》2020,39(9):133-139

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。  相似文献   

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   总被引：2，自引：0，他引：2  

修苑人  李志军  雷瑞波  王庆凯  卢鹏  Lepp&#;ranta Matti 《海洋学报(英文版)》2020,39(9):38-49

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。  相似文献   

ESI高影响论文揭示的北极自然科学研究特点     

宁宝英 《冰川冻土》2021,43(1):107-123

在全球气候持续变暖背景下,北极地区冻土退化、冰川退缩、海冰减少等导致了一系列的生态环境问题,同时也使得资源勘探开发与国际新航道开通成为可能,北极地区的重要性日益凸显.依据2009—2019年6月期间有关北极研究的408篇ESI高影响论文,对发文量、主要作者、研究机构、国家、研究方向等字段进行分析,从自然科学角度,宏观而...  相似文献   

秦岭—淮河南北供暖格局变化及其影响因素     

李双双  延军平  武亚群  汪成博 《地理学报》2019,74(9):1866-1877

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。  相似文献   

Transition Periods Between Sea Ice Concentration and Sea Surface Air Temperature in the Arctic Revealed by an Abnormal Running Correlation     

JI Xupeng  ZHAO Jinping 《中国海洋大学学报(英文版)》2019,(3):633-642

This study used the synthetic running correlation coefficient calculation method to calculate the running correlation coefficients between the daily sea ice concentration(SIC) and sea surface air temperature(SSAT) in the Beaufort-Chukchi-East Siberian-Laptev Sea(BCEL Sea), Kara Sea and southern Chukchi Sea, with an aim to understand and measure the seasonally occurring changes in the Arctic climate system. The similarities and differences among these three regions were also discussed. There are periods in spring and autumn when the changes in SIC and SSAT are not synchronized, which is a result of the seasonally occurring variation in the climate system. These periods are referred to as transition periods. Spring transition periods can be found in all three regions, and the start and end dates of these periods have advancing trends. The multiyear average duration of the spring transition periods in the BCEL Sea, Kara Sea and southern Chukchi Sea is 74 days, 57 days and 34 days, respectively. In autumn, transition periods exist in only the southern Chukchi Sea, with a multiyear average duration of only 16 days. Moreover, in the Kara Sea, positive correlation events can be found in some years, which are caused by weather time scale processes.  相似文献   

北极地区地缘关系研究综述   总被引：2，自引：0，他引：2  

叶滨鸿  程杨  王利  杨林生 《地理科学进展》2019,38(4):489-505

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。  相似文献   

A stochastic method for the prediction of icebreaker bow extreme stresses     

《Applied Ocean Research》2019

It is well established that the ship-ice interaction process is quite complex and associated ice loads on the icebreaker hull is a stochastic process. Obviously, novel accurate statistical methods and models should be developed and applied to estimate extreme bow stresses.This paper studies icebreaker bow stresses based on measured distribution of ice thickness in the Arctic Ocean on the way to and from the North Pole. Since the vessel route was carefully selected searching for easier ice conditions, the Arctic Ocean crossing was not a straight linear but a meandering path. Thus, the specific ship route data was biased with respect to general ice statistics in the region, but true with respect to the route specific ice data encountered by a ship navigating in that region. Therefore the route specific ice thickness data is directly needed for ship design and navigation analysis. It is assumed that captains are competent and knowledgeable, and therefore will select a route that provides the most favourable ice conditions.This paper contributes to study of the newest Chinese self-designed polar icebreaker, serving the purpose of enhancing icebreaker operational reliability. Finite Element Method software package ANSYS/LS-DYNA has been employed to simulate bow stress pattern for a particular icebreaker operating in the Arctic Ocean. Extreme bow stresses were estimated using Naess-Gaidai method. The latter is a first application of Naess-Gaidai method to a distribution with lower bound. Thus this paper aims at introducing an efficient method of estimating route-specific icebreaker extreme bow stresses.  相似文献   

北极冰下声传播特性实验研究   总被引：1，自引：0，他引：1  

翁晋宝  杨燕明  文洪涛  周鸿涛 《海洋学报》2019,41(3):76-85

通过2017年8月6日在北极海域开展的一次声传播实验,开展了冰下声传播特性实验研究。结合Burke-Twersky （BT）散射模型与射线模型,分析了冰下声传播的多途到达结构,研究了接收声强变化规律,解释了接收声强在30 min内衰减20 dB的现象,分析了接收信号的时间相关性,探讨了接收信号相关性较低的原因。实验结果表明,表面接收信号主要由小角度多次反转反射声线、一次海底反射声线和二次海底反射声线依次构成,表面声道到达信号显著强于海底反射信号。试验冰站在试验期间的运动导致了声传播信号强度和相关性的迅速衰减,并通过仿真得到了验证。  相似文献   

中国物理海洋学研究70年:发展历程、学术成就概览   总被引：2，自引：2，他引：0  

魏泽勋  郑全安  杨永增  刘克修  徐腾飞  王凡  胡石建  谢玲玲  李元龙  杜岩  周磊  林霄沛  胡建宇  朱建荣  李均益  张正光  侯一筠  刘泽  田纪伟  黄晓冬  管玉平  刘志宇  杨庆轩  赵玮  宋振亚  刘海龙  董昌明  于卫东  连涛  陈朝晖  史久新  雷瑞波  刘煜  于福江  尹宝树  陈戈  王岩峰  李整林  熊学军  汪嘉宁  李晓峰  王永刚 《海洋学报》2019,41(10):23-64

本文概略评述新中国成立70年来物理海洋学各分支研究领域的发展历程和若干学术成就。中国物理海洋学研究起步于海浪、潮汐、近海环流与水团,以及以风暴潮为主的海洋气象灾害的研究。随着国力的增强,研究领域不断拓展,涌现了大量具有广泛影响力的研究成果,其中包括:提出了被国际广泛采用的“普遍风浪谱”和“涌浪谱”,发展了第三代海浪数值模式;提出了“准调和分析方法”和“潮汐潮流永久预报”等潮汐潮流的分析和预报方法;发现并命名了“棉兰老潜流”,揭示了东海黑潮的多核结构及其多尺度变异机理等,系统描述了太平洋西边界流系;提出了印度尼西亚贯穿流的南海分支(或称南海贯穿流);不断完善了中国近海陆架环流系统,在南海环流、黑潮及其分支、台湾暖流、闽浙沿岸流、黄海冷水团环流、黄海暖流、渤海环流,以及陆架波方面均取得了深刻的认识;从大气桥和海洋桥两个方面对太平洋–印度洋–大西洋洋际相互作用进行了系统的总结;发展了浅海水团的研究方法,基本摸清了中国近海水团的分布和消长特征与机制,在大洋和极地水团分布及运动研究方面也做出了重要贡献;阐明了南海中尺度涡的宏观特征和生成机制,揭示了中尺度涡的三维结构,定量评估了其全球物质与能量输运能力;基本摸清了中国近海海洋锋的空间分布和季节变化特征,提出了地形、正压不稳定和斜压不稳定等锋面动力学机制;构建了“南海内波潜标观测网”,实现了对内波生成–演变–消亡全过程机理的系统认识;发展了湍流的剪切不稳定理论,提出了海流“边缘不稳定”的概念,开发了海洋湍流模式,提出了湍流混合参数化的新方法等;在海洋内部混合机制和能量来源方面取得了新的认识,并阐述了混合对海洋深层环流、营养物质输运等过程的影响;研发了全球浪–潮–流耦合模式,推出一系列海洋与气候模式;发展了可同化主要海洋观测数据的海洋数据同化系统和用于ENSO预报的耦合同化系统;建立了达到国际水准的非地转(水槽/水池)和地转(旋转平台)物理模 型实验平台;发展了ENSO预报的误差分析方法,建立了海洋和气候系统年代际变化的理论体系,揭示了中深层海洋对全球气候变化的响应;初步建成了中国近海海洋观测网;持续开展南北极调查研究;建立了台风、风暴潮、巨浪和海啸的业务化预报系统,为中国气象减灾提供保障;突破了国外的海洋技术封锁,研发了万米水深的深水水听器和海洋光学特性系列测量仪器;建立了溢油、危险化学品漂移扩散等预测模型,为伴随海洋资源开发所带来的风险事故的应急处理和预警预报提供科学支撑。文中引用的大量学术成果文献(每位第一作者优选不超过3篇)显示,经过70年的发展,中国物理海洋学研究培养了一支实力雄厚的科研队伍,这是最宝贵的成果。这支队伍必将成为中国物理海洋学研究攀登新高峰的主力军。  相似文献