北极海冰正在缓慢消失

研究人员已经确定了他们所说的"最后的冰区",这是格陵兰岛西北一片2000千米的海洋,那里的北极夏季海冰可能还会存在几十年。正如《地球物理研究快报》(Geophysical Research Letters)所报道的,北冰洋的海冰覆盖面积在1984~2018年间平均下降了1/3以上。     

海冰动力学数值模拟中改进的PIC方法

为了准确地模拟海冰的动力过程,需要建立精确有效的数值方法。本文结合质点网格法(PIC)和光滑质点流体动力学方法(SPH)发展了一种改进的PIC方法。该方法在欧拉坐标下对海冰动量方程进行差分计算,在拉格朗日坐标下进行海冰质点位移、厚度和密集度计算,并采用Gauss函数进行欧拉网格点与拉格朗日质点间海冰参数的交互插值。采用改进的PIC方法对规则区域内的海冰堆积过程进行了数值试验,对渤海海冰的动力过程进行了72小时数值模拟。计算结果均表明改进的PIC方法具有计算量小,计算结果平稳精确的优点,可很好地适用于海冰动力作用过程的数值模拟。     

用白光相对客观散斑技术实测海冰力学性质的初探

本文提出了一种改进的白光散技术，应用此技术测量了单轴压缩下海冰的弹性模量，实测结果与电测法的结果符合程度良好，本文方法操作简单，避免了海水的表面缺隐和浸反射条件差以及表面升华等因素对测量的影响。     

一类海冰-海水耦合热力学系统参数辨识问题的最优性

针对一维的海冰-海水耦合热力学系统,以该系统中的物理参数为辨识量,以温度偏差为目标函数,建立了一个参数辨识模型,并证明了该问题最优解的存在性,从而为这类海冰-海水耦合热力学系统参数辨识问题的数值计算提供数学理论依据.     

2011-2014冬季东北地区寒潮形势与渤海冰情分析

通过对黑龙江省、吉林省、辽宁省以及内蒙古的42个城市在2011/2012年度、2012/2013年度和2013/2014年度冬季的最低气温等温线图,分析东北地区冷空气的活动特征以及这三个年度冬季渤海的冰情,可得:冷空气过程会带来降温;冷空气的运动方向主要是从内蒙古向东北三省运动;冷空气在内蒙古和黑龙江北部的活动速度较快,而由东北三省的大部分城市所组成的内陆地区的活动速度较慢;2012/2013年度冬季渤海冰情较为严重,而2013/2014年度冬季渤海冰情相对较轻.     

海洋工程海冰灾害风险排查技术的初步探讨

开展海洋工程的海冰灾害风险排查工作可以综合评估海洋工程的海冰灾害风险隐患和防御能力.通过对海冰灾害历史案例和风险模式分析,确定了环境条件改变、设计标准不完备、结构抵御能力降低、冰期管理行为不完善等四类海冰灾害的致险原因;初步确定了针对海洋工程设计阶段、运行阶段、应急阶段、灾后防控阶段的风险排查内容;最终给出了风险排查的技术流程.     

辽东湾某平台冰堆积成因及安全问题分析

辽东湾某平台位于辽东湾海域,该海域每年冬季都会形成大量的海冰,海冰给平台的作业生产及船舶运输带来严重安全威胁.由于辽东湾某平台结构特殊,海冰不仅使平台发生较强的冰激振动,同时海冰也在平台底部形成堆积,给平台冬季的安全运行带来一定的安全隐患.基于多年冬季现场监测,针对平台底部冰堆成因及冰阻塞对平台安全影响进行分析,并给出应对措施及建议.     

基于冰对结构物作用力的莱州湾海冰灾害预警流程研究

通过水文气象要素实现对冰基本物理和力学性质参数的评估,结合不同类型结构物承受冰作用力的计算方法,实现对结构物实时承受冰作用力的评价.在此基础上实现对结构物所承受作用力与该结构物设计抗冰能力的比较,并将该比值作为预警关键指标.以直立结构物为例,建立了依据结构物的安全运营、正常的生产作业和人员舒适度三方面的综合预警阈值,形成完整的预警流程.在实践中,需要针对具体结构物类型,一是根据结构物操作规程和经验积累调整阈值的范围;二是继续积累不同破坏方式的大应变速率(位移速率)的冰强度试验统计结果.     

基于星载辐射计AMSR-E不同波段的北极海冰折射系数提取

海冰折射系数是一个重要的地球物理参数。利用Hong Approximation(HA)算法和星载辐射计AMSR-E数据,基于不同微波频段(6.9,10.7,23,37,89 GHz)实现北极地区不同季节海冰折射系数反演。首先对反演所用关键数据海冰密集度反演算法的系点进行优化,反演结果与验证数据平均偏差分别为3.00%和-0.50%,低于其它常用算法。结果表明：冬季一年冰和夏季海冰的折射系数反演结果在所有微波频段的平均值范围为(1.78~1.75)和(1.72~1.70),与前人研究结果基本一致,但冬季多年冰在较高频率的折射系数与前人结果偏差较大,高于10.7 GHz的微波频段不能用于冬季多年冰折射系数的提取;综合利用不同波段海冰折射系数反演结果能够有效识别沿岸冰间湖(比如冬季6.9 GHz),区分多年冰与一年冰(冬季89 GHz),并能确定多夏季海冰边缘融化范围(夏季6.9 GHz)。     

典型北极冰下声信道多途结构分析及实验研究

针对北极海域典型声场环境,提出了基于OASES-Bellhop耦合模型的冰下声信道多途结构快速分析方法。模型将海冰等效为具有粗糙界面的弹性分层介质,利用微扰法与Kirchhoff近似,估计海冰界面不均匀造成的散射损失,结合射线传播理论对典型北极冰下声信道多途结构进行分析与预报。数值仿真与实验结果表明,在6 km距离处,典型北极冰下声信道由于海冰与海底反射分别形成多途结构,海冰多次反射路径叠加形成的多途结构较为稳定,时延扩展在14 ms范围内,海底反射路径强度相对较弱。OASES-Bellhop模型对冰下声信道多途结构幅度和时延预测误差较小,能够较好的解释及预报实验观测到的多途结构环境特性。