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辽东湾海冰光衰减特性

每年冬天辽东湾都会出现冰封现象,其冰期一般为3-4个月,海上流冰范围、冰厚及密集度受天气与潮流的影响,每天都有不同程度的变化。海冰对海上军事行动、运输和石油开采等安全构成极大威胁,同时海冰的存在也直接影响到地球-大气系统的能量收支。长期极地海冰的研究,已建立了海冰的光学特性与其物理特性之间的关系。Weller指出[1],海冰的反照率与其厚度有很大的关系;当海冰厚度由0cm增加到30cm时,其反照率将由0.08迅速增加到0.4。此外,Grenfell和Maykut还指出[2],海冰的反照率与海冰的表面状况也有着密切的关系。太阳辐射在海冰中反射、传播以及吸收与凝结在海冰中的溶解有机物和颗粒物有很大的关系,海冰中的卤水泡、气泡、固体盐晶以及其它微生物颗粒决定了海冰对太阳辐射的吸收和散射系数。对于海冰物理特性方面的研究,国内已做了大量的工作。如李志军等[3,4]研究了辽东湾海冰的叶绿素以及海冰冰内晶体的粒径、温度和盐度的分布剖面;郑新江...  (本文共8页) 阅读全文>>

《水科学进展》2007年06期
水科学进展

南极普里兹湾夏季海冰边缘区内破碎海冰的分布特征

海冰边缘区是海冰与开阔水域交界的区域,是由于开阔水域波浪入侵,使得海冰发生破碎而形成的。破碎海冰的形状和尺寸既受制于波浪形态,又受制于海冰的物理性质;由于波浪具有一定的随机性,而海冰的物理性质也会随季节发生变化,所以海冰边缘区内破碎海冰大小不同、形状各异,而且边缘区的位置和宽度也会随季节发生变化[1]。要研究边缘区内海冰与波浪的相互作用,通常需要考虑以下两个方面:首先是海冰在波浪作用下的破碎,其次是波浪在破碎海冰中的传播。目前海冰边缘区的数值模拟研究主要侧重于后者[2],因为相对于海冰,波浪的相关研究更加成熟。然而由于现场条件恶劣,很难得到海冰边缘区内波浪状况的实测数据(仅有的观测成果见文献[3]),这就造成了数值模拟结果无法得到验证,模型的发展也相对缓慢。因此,可以选择从较容易观测的破碎海冰形态入手,通过研究在波浪作用下破碎海冰的形态来为冰与波浪相互作用的数学模型的改进提供依据,也对数值计算的结果进行检验。尺寸分布就是近年来新...  (本文共9页) 阅读全文>>

《海洋环境科学》2007年01期
海洋环境科学

重力法海冰固态自脱盐的姿态效应

渤海海冰资源比较丰富,重冰年潜在储量可达1 000亿m3,将其作为我国环渤海地区乃至北方后备淡水资源加以开发利用[1,2],是近年来非常规水资源开发利用领域研究的新动向[3]。在量估算[3,5~9]以及海冰淡化[4,10~11]与海冰水应用技术[11,12]等方面取得了一系列的积极进展,其中海冰重力固态脱盐是一种非常有前景和实用价值的海冰淡化技术。海冰重力固态脱盐主要通过冰块码放技术,利用重力作用,实现固态自然排卤的目的。完成基金项目:国家自然科学基金重点资助项目(40335048);国家863计划重大专项资助项目(2004AA24020)海冰重力脱盐过程,需要将大量的海冰码放在一起。由于冰内卤水通道的方向基本上是与海冰自然生长方向近于平行的,因此最理想的海冰码放姿态应该是保持海冰原有的自然姿态。但这在海冰重力脱盐工程中很难实现,因为实际生产过程中的海冰处于一种随机堆放状态。因此,研究海冰码放姿态对海冰固态重力脱盐的影响,对提高...  (本文共5页) 阅读全文>>

《海洋学报(中文版)》2007年02期
海洋学报(中文版)

北极楚科奇海海冰面积多年变化的研究

1引言近年来,北极气候发生了显著变化,引起国际科学界的广泛关注.20世纪90年代以后,北极中心气压持续降低,气温持续增高[1~3],北极涛动(AO)指数保持为正模态[4,5],北冰洋成为全球气候变化最明显的地区[6].与气候变化相联系,北冰洋海冰覆盖的面积不断减小[7,8].Parkinson等人[9]分析微波辐射计数据得出,海冰覆盖面积的变化趋势为每10年减少2·9%±0·4%.已有的研究表明,北极气候变化成为影响北极海冰变化的主要因素[10~13],引起海冰面积缩小、边缘北退、冰厚减薄.来自大西洋和太平洋的海水对北冰洋海冰分布产生显著影响.大西洋的海水主要通过巴伦支海(Barents Sea)和弗莱姆海峡(Fram Strait)进入北冰洋,太平洋的海水通过白令海峡(Bering Strait)进入北冰洋,直接导致海冰的大面积融化[14,15].研究表明,虽然太平洋的海水在北冰洋的扩展范围很大,但是,其对海冰融化的影响局限在...  (本文共9页) 阅读全文>>

《水科学进展》2007年02期
水科学进展

2003年夏季北冰洋海冰动力学特征参数

海冰在南北极是常见的地理现象,它的变化能够影响到中国的水文气象环境条件的变化。这种响应关系除气象界外,也得到水科学界的关注[1,2]。中国第2次北极科学考察定格在北极海洋环境和海冰变化对全球和中低纬度气候环境的影响上,特别是对中国气候环境的影响。因此以海冰为关键对象进行海-冰-气综合观测是该次考察的重要项目之一。此次考察范围跨度达到南北3 000 km、东西900 km。整个调查期间在北纬70°~78°的跨度内实施了7次临时浮冰冰站,进行短期海-冰-气观测;还依托在北纬78·5°,面积约350 km2的浮冰上建立长期浮冰站,开展连续2周海-冰-气联合立体观测并获得预期效果[3]。北极海冰物理调查侧重于海冰自身物理参数,以及海冰-大气界面和海冰-海洋界面形态参数。其目的是寻求海冰热力学和动力学行为的数学描述,为表达预报10年代际大尺度的气候模式提供海冰行为的数学表征,为数值模拟北极海冰行为提供物理基础和参数化方案及关键参数的数学描...  (本文共5页) 阅读全文>>

《水科学进展》2007年04期
水科学进展

基于光滑质点流体动力学的海冰热力-动力数值模式

海冰是影响全球大气和海洋环流的重要环境因素,同时也是寒区海上经济活动面临的主要海洋灾害。为了深入认识海冰的客观规律,解决不同领域所面临的海冰问题,人们在对海冰进行现场监测、室内实验的同时,也在不断建立和完善各种数值计算方法,以对海冰进行精确的模拟和预报。海冰的物理演变过程大致分为热力和动力两个部分。要准确地模拟海冰的生消、演化过程,特别是在气象、水文条件差别较大的海域,必须同时考虑海冰的热力过程和动力过程,建立合理的海冰热力-动力模式。在目前的海冰热力-动力模式中,数值模拟所采用的一般是欧拉有限差分法和质点网格法,其中欧拉坐标下的有限差分法是目前应用范围最广的数值方法[1,2],但该方法在计算海冰动力方程中的平流项时,不仅存在数值扩散现象,同时也不能精确计算控制方程中的梯度项,这导致其模拟冰缘线位置时会出现很大的误差。考虑欧拉坐标与拉格朗日坐标各自优点的质点网格法虽然能够处理扭曲比较严重的二维流体力学问题,...  (本文共8页) 阅读全文>>