电阻率冰厚监测装置在南极海冰考察中的应用

电阻率冰厚监测装置是中国第21次南极考察中海冰厚度监测的技术设备之一。结合南极极端环境,对基于冰、水不同电传导性质的电阻率冰厚监测装置首次在南极海冰考察中所取得的数据进行了分析,总结出极地海冰不稳定的现场环境和低温是影响该装置测量精度的主要因素,并依据分析结果对该装置提出了改进措施。     

磁致位移传感器冰雪厚度测量仪原理及其应用

基于磁致伸缩原理的位移传感器具有高精度、高稳定性、多位置测量的特点,据此研制了一种能同时测量冰/雪表面和冰底面变化的接触式冰雪厚度测量仪.该仪器被应用到低温实验室冰厚和南极固定冰区冰雪厚度的测量中.实验室历时540h,测量精度±0.13cm;现场应用持续6个月,测量精度±0.20cm.高精度的测量数据,特别是现场测量数据,为分析冰厚变化的细微过程提供了基础,为深入研究气-冰-海耦合过程,完善海冰热力学数值模型提供了支持.另外,该仪器还能为冰工程领域的研究提供技术支持.     

雷达海冰监测系统与数值预报技术在辽东湾冰区作业中的应用

利用航海雷达在辽东湾冰区石油平台上,现场实时进行海冰观测;雷达监测海冰系统,针对海冰类型识别及对应冰厚度、流冰漂移速度、方向、冰边缘线等要素进行观测;应用统计模式分类法,对雷达观测的海冰数据进行分类、验证,其海冰分类识别结果标准率达80％以上,同时开展现场流冰跟踪数值预报业务,检验了现场雷达海冰监测、数值预报的可行性和应用性．     

船载雷达海冰监测及预报技术在辽东湾冰区油船外输作业中的应用

介绍了在国内首次利用船载雷达，在冰区石油平台上，现场采用雷达海冰监测预报技术系统，进行雷达海冰图像数值化处理，得到流冰类型、冰厚度、流冰密集度、流冰速度、方向、流冰漂移轨迹等要素．同时首次现场实时计算出雷达冰漂流场矢量图，并开展了雷达海冰数值跟踪预报，在冰区油船外输作业中得到很好应用．为船载雷达在海洋监测预报技术和环境工程的应用提供科学依据．     

拉布拉多海一年平整冰厚度SAR反演算法

在利用实测一年平整冰厚数据和同步全极化RADARSAT-2 SAR影像、全面分析不同SAR极化参数对海冰厚度敏感度的基础上,发现Alpha角最高;从理论上证实利用两者相关性反演冰厚的可行性,将所得经验方程用于冰厚反演,其结果与实测数据吻合较好;与现有常用方法的反演结果进行对比表明,新方法误差较小;Alpha角可以用于一年平整冰厚度反演,证明全极化SAR海冰信息反演冰厚确有优势。     

北极海冰生消过程关键指标的观测新技术

北极海冰温度和厚度变化是中国第2次北极科学考察(2003年7～9月)中的海冰物理调查内容之一.由于调查数据将应用到海冰热力学数值模拟的验证和模型的修改上,所以对数据的精度和准确度要求较高.海冰层温度剖面、海冰层下水温剖面和海冰层厚度变化均成为调查的关键指标.为了获得准确可靠的现场数据,设计和研制了相应的测试技术和方法.其中人工冻结设备、冰下水温同步测量设备和冰层厚度变化自动监测设备均是新发展的技术方法.文中重点介绍这些新技术方法在现场调查中获得的初步结果和存在的问题,并讨论了改进的设想.     

渤海海冰演化的三维数值模型

基于非结构化网格、有限体积三维海洋模型FVCOM建立了海洋-海冰耦合的渤海海冰数值模拟系统.模型中考虑了海冰动力过程和海冰热力过程,讨论了适合渤海的冰厚度分类规则、临界冰厚、短波辐射在冰内的透射率以及冰的热传输系数的合理取值.利用美国国家环境预报中心(NCEP)一小时一次的再分析气象数据作为驱动对2003—2004年冬季渤海海冰过程进行了模拟.模拟的渤海温盐计算值与实测值吻合较好,模拟的渤海冰盖分布与同期卫星遥感结果接近,模拟的辽东湾初冰日、终冰日的海冰面积、海冰厚度及其最大值和最大值对应的时刻与实测值基本一致.模拟与实测结果对比表明,建立的三维海冰数值模型能比较合理地反映渤海动力过程、气象条件影响下的温盐场过程以及渤海海冰的生消演化过程,具有较高的计算精度和计算效率,适合用于渤海海冰中长期数值模拟.     

直立腿海洋平台冰激振动响应参数敏感性分析

为研究直立腿海洋平台冰激振动响应对海冰参数的敏感性,考虑海冰参数值的发生概率,设计三因素-五水平正交模拟方案.根据冰荷载功率谱密度函数,采用简谐波叠加法生成冰荷载时程数据,使用SACS软件建模,计算结构动力响应,并进行极差分析、方差分析和相关性分析.研究结果表明:直立腿海洋平台冰激振动响应对海冰漂流速度的敏感性可忽略不计,对海冰强度和冰排厚度的敏感性较高,并且对海冰强度的敏感性要低于对冰排厚度的敏感性;冰厚对最大基底剪力影响最大,对最大倾覆力矩影响最小;强度对最大倾覆力矩影响最大,对顶层加速度影响最小.研究结论可为冰区海洋平台的设计提供一定的参考.     

基于非线性数据融合的冰层厚度自动测量应用研究

为解决黄河冰层厚度测量的误差大、精度低等问题,设计了一套针对黄河冰情特点的钻式冰层厚度自动测量系统,并研究了基于径向基神经网络的非线性数据融合处理技术.该测量系统首先通过电机(或破冰机)推动钻头在冰上钻孔,用压力传感器来判断钻孔动作的开始和停止;同时用钻头来带动编码器旋转,进行脉冲计数;当钻孔动作结束后,用钻头钻行速度和启停时间来计算冰层厚度,同时也通过编码器脉冲计数值来计算冰层厚度;最后以高斯基函数建立二元径向基的数学模型,将启停时间和脉冲计数值进行融合处理,得出冰厚测量结果.测量结果可在现场显示,也可通过GPRS无线传输到观测站.该测量系统不仅减少了人工操作带来的误差,而且克服了黄河水中杂质多、含沙量大等因素的影响,提高了系统的测量精度和稳定性,较适合在黄河及黄河流域库区冰厚测量进行推广使用.     

渤海连续冰层关键力学参数预报模式

为反映海冰的物理和力学特性，利用实验室获取水平方向加载冰样的单轴压缩强度、三点弯曲强度和侧限剪切强度与孔隙率间的统计关系，把海冰温度、盐度和密度对强度的效应统一起来，建立了预报模式。之后，依据渤海海冰多年调查资料和近期研究成果，将冰层内的温度、盐度和密度表示成气温、水温和冰厚的函数，获得冰层的孔隙率剖面，进而得到冰层力学参数剖面。在选取冰层平均强度时还考虑了渤海冰层底部骨架部分有厚度无强度的特点，实现了利用已知冰厚、气温和水温预报冰层水平方向强度分布的目标。     

黄河冰层厚度测量仪的研制

针对黄河的冰层特点及冰厚测量的现状,研制了一种新的冰层厚度测量仪,介绍了测量仪的结构及特点. 用MSP430单片机对信号进行采集、处理,实现了对测量结果的实时显示及声光报警,使用VC＋＋编制软件,实现了与微机的串口通信.     

基于实测冰芯数据的南极海冰厚度的数值模拟

根据我国第22次南极科学考察现场观测数据以及现场采集的冰芯分析数据,考虑太阳辐射、云量等因素对南极海冰厚度变化的影响,利用最小二乘法辨识气温与冰表面温度之间的关系,并以辨识结果所得到的冰表面温度作为上边界条件,依据实测情况取结冰点-1．81℃作为下边界条件,对一维热传导方程采用Crank-Nicolson格式进行离散,对南极中山站内拉湾附近海域海冰厚度变化进行了数值模拟,并与现场观测的海冰厚度数据进行了对比。     

冰层厚度自动化观测系统的试验研究

以河冰为例,在实验室中进行了三个冰生消变化过程中直流电微弱传导性质的试验。通过对大量测量数据的抽样分析,验证了冰的直流电传导性;总结了冰在生消变化过程中其直流传导性与冰、传导距离、直流电压的关系,得出了冰具有直流电微弱传导特性。利用这一性质,结合单片机及计算机图形学技术来实现对冰的生消变化及冰层厚度进行自动化观测。该研究成果可用于极地海冰厚度的自动化监测,为极地海冰厚度变化过程监测提供技术基础。     

High interannual variability of sea ice thickness in the Arctic region

Possible future changes in Arctic sea ice cover and thickness, and consequent changes in the ice-albedo feedback, represent one of the largest uncertainties in the prediction of future temperature rise. Knowledge of the natural variability of sea ice thickness is therefore critical for its representation in global climate models. Numerical simulations suggest that Arctic ice thickness varies primarily on decadal timescales owing to changes in wind and ocean stresses on the ice, but observations have been unable to provide a synoptic view of sea ice thickness, which is required to validate the model results. Here we use an eight-year time-series of Arctic ice thickness, derived from satellite altimeter measurements of ice freeboard, to determine the mean thickness field and its variability from 65 degrees N to 81.5 degrees N. Our data reveal a high-frequency interannual variability in mean Arctic ice thickness that is dominated by changes in the amount of summer melt, rather than by changes in circulation. Our results suggest that a continued increase in melt season length would lead to further thinning of Arctic sea ice.     

基于SPH方法的渤海海冰动力学数值模拟

简要介绍了光滑质点流体动力学 (smoothed particle hydrodynamics,简称SPH) 方法的基本原理,并将此方法应用到渤海海冰动力学数值模拟中. 在对海冰动力学方程和粘弹塑性本构方程进行SPH处理的基础上,对渤海海冰的动力演化过程进行了48 h的数值模拟,得到了海冰厚度、密集度、速度和主应力的演化过程及分布规律,同时对模拟的海冰厚度等值线分布与卫星遥感图像进行了对比分析. 数值模拟结果表明,SPH能够精确地模拟海冰分布规律以及冰缘线的位置,具有很高的计算精度和稳定性,是一种有效的海冰动力学数值模拟方法.     

坐标测量机如何选用合适的测头探针

坐标测量机是一种精密的测量仪器,测量机的测头探针是其关键部件,测头探针精度的高低决定了坐标测量机的测量重复性。文章针对坐标测量机的测头探针方面的问题进行了探讨,并给出了选择测头探针的具体解决方案。     

基于现场总线技术的制冷压缩机智能测试系统

对制冷压缩机性能测试原理进行了分析，推出了一套基于现场总线技术的全自动制冷压缩机性能测试系统，该系统采用开放式总线结构，以带有通讯功能的测试仪表及智能调节仪作为下层测控级，以工业控制计算机作为上层操作站，配合专为该系统研制的电机绕组温升在线测量仪及智能转速计等仪表，较好地完成了对压缩机工作状态的控制和性能的测试，相对于传统的测试系统，实现了全部测试功能的自动化，将人为干扰降低到最低限度，使得测试的可重复性得到了保证；同时减少测试时间，提高了工作效率，由于整个测试系统采用开放式的结构，便于根据不同的要求对系统进行调整，因此该系统的整个构成方案具有广泛的推广价值。     

汽车驱动桥主动锥齿轮总成垫片测量模型分析

主齿垫片预选机主要用于汽车驱动桥主动锥齿轮总成装配时选择调整垫片,调整垫片厚度对圆锥滚子轴承的轴向力分配有很大影响。为了方便测量简化模型与实际装配工况存在的差别,文章对测量模型进行分析补偿,考虑不同工况下的标准不确定度对测量精度的影响,使测量模型更为合理,从而提高测量精度。     

渤海辽东湾海冰条件的概率分析

本文利用辽东湾海域及其沿岸台站多年的海冰观测资料和有关气象资料,对该海域的海冰条件以及相应的气候规律进行了概率分析、研究了辽东湾南北两个分区的划分、冰厚与气温的关系、冰厚的极值概率分布、太阳黑子数以及El Nino现象对渤海冰情的影响及其长期变化的规律,得到一些可供辽东湾抗冰平台设计参考的数据和结论。