基于多峰高斯拟合的分布式拉曼测温系统设计与应用

针对温感区域长度小于空间分辨率导致温度测量不准确的问题,提出一种多点温度校正方案,并介绍了一种可应用于中小尺度剖面温度分布测量的装置和方法。采用基于多峰高斯拟合的方案,实现了多个测量不准确温度点的同时校正,提高了系统的温度准确度,设计了分布式拉曼测温系统样机,通过将光纤部分缠绕在PPR管上实现了中小尺度剖面温度分布测量。实验装置使2 m和1.5 m温感区域的测量准确度提高到1℃;测得冬季黄河万家寨水库冰盖厚度约为42.33 cm,与人工测量结果相差约为1.67 cm;测得36 m深河水剖面的温度约在0.32℃～0.90℃范围内波动。实验结果表明,采用该分布式拉曼测温系统能够在野外大范围监测河道流水剖面的温度分布。     

桥墩-冰塞-局部冲刷相关问题研究进展

桥梁建设改变了河流的边界条件、水流条件和河床泥沙的运动状态,冬季河流中有冰塞出现时则产生相互影响作用.近年来,基于冰塞稳定性力学分析,开展了桥墩影响下冰塞稳定性研究,所得桥墩影响下冰塞稳定性判别公式计算结果和实测资料能够较好得吻合;研究了桥墩对河道卡封以及临界流凌密度的影响,计算得到的临界流凌密度与实验值较为接近;介绍了明流、冰盖下桥墩周围局部冲刷等方面的相关研究工作,得出了冰盖条件下桥墩局部最大冲刷深度的回归经验公式,结果表明该公式具有很好的适用范围.对冰塞条件下桥墩附近局部冲刷问题探索性地开展了试验研究,研究表明,冰塞条件下的局部冲刷与冰盖条件下有着很大不同,不仅冲刷深度要大的多,而且桥墩周围局部冲刷过程与冰塞厚度变化相关.在冰塞条件下,桥墩处的最大冲刷深度和最大冲刷长度均随流速增大而增大,冲刷坑尾部淤积沙丘高度也受到流速的影响.就相关研究难点和今后需要进一步开展的研究工作进行了分析和展望.      

面向冰盖剖面的高空间分辨率分布式光纤测温系统设计

针对现有冬季冰盖垂直剖面温度检测技术的不足,设计了一种具有高空间分辨率的分布式光纤测温系统,介绍了系统的测量原理和总体结构,提出使用反卷积校正算法,避免了因受系统有限带宽影响而导致的测温不准,从而提升空间分辨率。同时进行了相关测温实验。该算法可以在保证温度测量精度的前提下,将系统的空间分辨率从1.3 m提升至0.5 m。设计了一种具有垂直高分辨率的温度测量装置,可以精确检测冰盖内部垂直方向上的温度变化,实现对冰盖厚度的识别。     

南极发现全球最深的峡谷

尽管科学家竭尽所能用雷达探测南极冰盖下的陆地,但是其绝对规模和偏远程度使这块陆地在现有调查中留下了很多空白。而现在,这一情况却因一张新地图而改变。12月在南极召开的美国地球物理联盟会议(American Geophysical Union),公布了一幅名为“BedMachine Antarctica”的新地图,并发表于《自然地球科学》(Nature Geoscience)期刊。     

DomeA冰盖获取全球信息的驱动力

 地球的南北两极,是全球变化的驱动器,是全球气候变化的冷源,也是人类居住的地球与外界联系的重要窗口。尤其是南极,是地球上至今未被开发、未被污染的洁净大陆,那里蕴藏着无数的科学之谜和信息。在全球变化,特别是全球气候变化研究中,起着不可替代的关键作用。对南极科考是当前各国争相进行的热点课题。在南极,尤其是在DomeA冰盖中蕴藏着无数科学之谜和全球气候、环境变化的信息,这些信息是如何由地球的不同地区汇聚到DomeA冰盖的?下面就从DomeA冰盖的地理特征、大气的壳层结构和大气环流等方面进行简要介绍。     

皮里（Peary，Robert Edwin，1856—1920）美国探险家（Explorer，America）

皮里1877年毕业于缅因州的鲍道因学院。1881年参加美国海军，任土木工程师。1886年和黑人助手亨森ill2从迪斯科湾穿过格陵兰冰盖，深入内陆100英里。1891年与妻子和库克博士等7人再度去格陵兰。1893-1894年探险中，他再次乘雪橇去格陵兰东北部，这是他第一次尝试去北极。1898-1902年，他考察了从格陵兰西北部和加拿大西北地区去北极的路线。他于1905年航行到埃尔斯米尔岛的谢里登角。     

南极DomeA冰盖的科研价值

 DomeA冰盖,是南极冰盖的最高处,海拔4100～4300m,是承载着地球历史的信息库,也是各国科学家南极考察的一个研究热点。为什么DomeA冰盖中能反映丰富的历史信息呢?它又是如何形成的呢?DomeA冰盖研究具有哪些科学价值呢?大气壳层结构是形成大气环流的物质基础我们知道地球大气层自下而上可以分为5个壳层,即对流层、平流层、中间层、热成层、与散逸层。其中对流层和平流层对DomeA冰盖中丰富信息形成起着决定性的作用。对流层在温带地区高度约10～12km;赤道处约16～18km;两极约8～9km。     

火星冰盖中的巨量二氧化碳沉积

在2011年6月出版的Physics Today杂志上刊登了Johanna Miller的文章,介绍在火星表面探测中的新发现,表明在火星极地冰盖中储存着巨量的二氧化碳沉积1).行星的公转轴与自转轴之间的夹角被称为行星的倾角,这个角度导致了行星表面季节的更替.当前火星倾角为25°,与地球倾角的幅度相当.但是与地球不同的是,由于缺少月球这样的伴星,火星的倾角     

水下成组药包爆炸作用下冰盖动态响应数值模拟

利用大型有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立了成组药包水下爆炸冰盖动态响应模型,通过数值计算,得到了冲击波峰值压力变化规律,峰值压力与理论计算结果基本吻合。本文分析了冰盖在成组药包水下爆炸冲击载荷下的应力分布及垂直位移响应特征。结果表明,冰盖迎爆面为压缩破坏,背爆面为拉伸破坏,两者数值均十分接近,其中迎爆面最大压力值可达18.12MPa,冰盖近爆炸点最大垂直位移为1.211cm,两药包连线中点最小位移为0.15cm,达到脆性冰盖形成贯通裂隙的基本条件,从而确定了冰盖在水下成组药包大间距布设条件下,其动态破坏形式是以产生裂隙为主要特征。