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。     

基于激光测距无人机的输电线路覆冰厚度测量

输电线路覆冰严重危害着输电线路地安全稳定运行。为了便捷、快速、高精度地对输电线路覆冰状况进行监测,提出了将激光测距技术和无人机技术相结合,研究了基于单频测尺的相位式激光测距无人机的输电线路覆冰厚度的测量方法。首先,研究了基于单频测尺的相位式激光测距的基本原理,提高了激光测距的精度和测量速度。然后,重点研究了基于激光测距测量覆冰厚度的基本原理,推导了激光测量距离与覆冰厚度之间的计算方法。接着,研制了基于单频测尺的相位式激光测距无人机测量输电线路覆冰厚度的测量系统,根据测量精度对主要部件和参数进行选型。最后,分别在人工气候室和现场实际进行了输电导线覆冰测量,验证了基于单频测尺的相位式激光测距无人机对输电线路覆冰厚度地实际测量有效性,并进行了误差分析。     

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。     

海冰厚度测量方法及仪器的应用研究

为更好地在辽东湾开展雷达海冰监测、预报技术服务,专门研制出雷达冰厚测量记录仪来测量海冰厚度.通过现场实时的海冰厚度测量试验,对雷达冰厚测量记录仪的可靠性和应用性做出了分析和校正.实验结果表明,雷达冰厚测量记录仪样机整体性能良好,现场标定雷达冰厚测量准确率大于87.5%,样机填补了国内空白.     

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.     

影响寒区水库雪/冰表面温度的因素及其敏感性分析

基于雪/冰表面热平衡方程,得到影响雪/冰表面温度的主要因素有冰上气温、风速、净辐射、冰厚、湿度、云量及气压.考虑某一因素对雪/冰表面温度的影响,则改变这一因素,保持其它因素相对固定,从而分析该因素对雪/冰表面温度影响的敏感性.采用2009-2010年冬季黑龙江红旗泡水库现场观测所得的不同时刻冰上气温、风速、太阳辐射、冰厚等实测数据以及在中国气象网上下载得到的安达气象站的有关云量、湿度与海平面气压等数据进行统计分析,确定主要影响因素的特征.在此基础上对某一因素在实测范围内变化取值,利用雪/冰表面热平衡方程,模拟计算出对应的水库雪/冰表面温度.经敏感性分析得到了红旗泡水库上述七个影响因素与雪/冰表面温度的关系式.该结果可为气象因素对水库淡水冰的形成及数值模拟研究提供参考依据.     

冰雷达探测的东南极冰盖中山站-昆仑站考察断面复冻结冰结构（英文）

中国中山站-昆仑站冰盖考察断面所在的伊丽莎白公主地兰伯特冰川流域的冰川学环境仍是人类所知甚少的区域.由冰雷达探测获得的冰盖内部复冻结冰是表征冰盖物质平衡的一个重要结构.针对中山站-昆仑站内陆冰盖考察断面,2012/2013年中国第29次南极考察队使用一个中心频率为150 MHz的新探冰雷达系统进行了冰盖内部复冻结冰探测,收集了整个断面~1300 km的雷达数据,获得了该断面的复冻结冰分布.一个与在冰穹A地区所发现的复冻结冰结构相似的区域由雷达图像所揭示.分析表明,沿着雷达测线,该复冻结冰区域长约10 km,平均厚度约300 m,其位置距离中山站1044~1056 km;复冻结区所在的冰盖区域的表面高程约为3610~3750 m,冰厚为910~2250 m,其冰厚显著小于最早发现复冻结冰的冰穹A区域的冰厚.     

DMY-1型膜厚测量仪的原理与设计

介绍了ＤＭＹ－１型膜厚测量仪的原理与设计，给出了不同情况下膜层厚度测量公式，并对该仪器进行了实验，该仪器的测量精度：对于较薄膜为±２ｎｍ，对一般膜层为被测厚度的±２％～±５％。     

煤体复电阻率实验室测试方法研究

实验室煤体复电阻率测试旨在提供可靠的复电阻率数据,为进一步现场应用基础研究。影响煤体复电阻率测量精度的因素众多,其中电极板为最重要的因素之一,极板的厚度和大小都会对煤体复电阻率测量产生影响,因此电极板的变化对测量参数的准确性有重要意义。通过选用导电性较好的紫铜材料作为极板,对3种不同厚度的极板材料进行了复电阻率测量,分析极板厚度对激发极化效应的影响,测试了直径为1,2,3,4,5 cm 5种大小极板对煤体复电阻测量的影响,并使用Cole-Cole模型进行数据拟合。得出结论如下：1)极板本身的极化效应和极板与煤样端面贴合程度是影响煤样复电阻测量误差的主要因素,3种不同厚度的极板材料中导电铜纸误差最小;2)对同一个煤样而言极板面积变化仅对复电阻率幅值有较大影响,对煤样激发极化的影响可以忽略。     

2008年初贵州电线积冰厚度的模拟研究—基于天气研究和预报（WRF）模式耦合电线积冰预报系统

电线积冰事故对国民经济危害巨大,急需电线积冰厚度的预报产品。利用耦合了欧洲导线覆冰预报系统的WRF模式,在考虑了覆冰融化的基础上,对2008年1~2月贵州省凝冻天气期间的电线覆冰厚度进行了模拟研究,研究结果表明：WRF模式模拟的气象要素与观测值较为接近,可用模拟的气象场对贵州省导线覆冰进行模拟;模拟站点覆冰厚度的时间变化特征与观测结果非常接近,区域覆冰厚度的时空变化可分为4个阶段：覆冰初步形成期、持续期、加重期及融化期。对比观测站点的覆冰记录,模拟基本重现2008年1~2月贵州省导线覆冰的变化过程;模拟的区域覆冰极值厚度分布也与观测值的相关系数达到0.6,通过了0.01的信度检验。总的来说,该系统能对覆冰的发生、发展及进程进行较为准确的预报,对输电线路上的冰冻灾害防治具有重要意义。     

有雪覆盖的淡水冰厚度增长与负积温关系的探究

讨论积雪对淡水冰厚度增长的影响.以国外经典的经验公式斯蒂芬模型和朱波夫模型为基础,根据黑龙江省红旗泡水库2009年现场冰情观测资料,结合水库附近安达气象站的气象资料,在原有两种模型的基础上,考虑用舍积雪厚度的函数代替其原有的系数.通过分析改进后经验公式与原经验公式在实际模拟中的误差,确定红旗泡水库地区较为精确的有雪覆盖...     

高寒地区深厚覆雪钢波纹板棚洞减载优化设计

为解决隧道入口覆雪钢波纹板棚洞在深厚积雪荷载作用下变形过大的问题,本文以新疆某隧道为工程依托,提出了制造两侧冰柱、制造上侧冰拱、冰柱冰拱耦合、冰柱冰拱EPS板耦合四种减载优化设计方案,并使用有限元软件ABAQUS分析四种方案的受力变形情况及可行性。结果表明：四种减载优化设计方案均极大地降低了钢棚洞的应力和变形,结构应力和变形满足设计规范允许值;马斯顿的“等沉面”土压力理论可以应用于堆积雪体中,增大内外雪柱沉降差,降低结构所受竖直压力;柔性填料EPS板在高覆雪工况中有一定的减载效果,但并没有在高填方土体中效果显著,在高覆雪工况中减载优先推荐加密钢波纹板棚洞周围雪体来达到减载的效果。     

山区覆冰输电塔线体系风致不平衡张力的研究

针对5B-ZBC1输电塔,采用数值试验的方法研究了风速、初始风攻角、输电塔高差和导线覆冰厚度对输电塔纵向不平衡张力的影响.作用在输电塔线上的脉动风时程是利用谐波合成法生成,通过改变高差、覆冰厚度,获得了输电塔上纵向不平衡张力的变化规律.该规律表明,在一些情况下现行规范规定所计算的输电塔不平衡张力偏小.在此基础上提出了山区这类塔型在雪荷载和风荷载共同作用下的纵向不平衡张力的理论公式.该公式的结果与数值试验结果相比误差在±6%以内,具有较好的精度.     

Vertical structure of recent Arctic warming

Near-surface warming in the Arctic has been almost twice as large as the global average over recent decades-a phenomenon that is known as the 'Arctic amplification'. The underlying causes of this temperature amplification remain uncertain. The reduction in snow and ice cover that has occurred over recent decades may have played a role. Climate model experiments indicate that when global temperature rises, Arctic snow and ice cover retreats, causing excessive polar warming. Reduction of the snow and ice cover causes albedo changes, and increased refreezing of sea ice during the cold season and decreases in sea-ice thickness both increase heat flux from the ocean to the atmosphere. Changes in oceanic and atmospheric circulation, as well as cloud cover, have also been proposed to cause Arctic temperature amplification. Here we examine the vertical structure of temperature change in the Arctic during the late twentieth century using reanalysis data. We find evidence for temperature amplification well above the surface. Snow and ice feedbacks cannot be the main cause of the warming aloft during the greater part of the year, because these feedbacks are expected to primarily affect temperatures in the lowermost part of the atmosphere, resulting in a pattern of warming that we only observe in spring. A significant proportion of the observed temperature amplification must therefore be explained by mechanisms that induce warming above the lowermost part of the atmosphere. We regress the Arctic temperature field on the atmospheric energy transport into the Arctic and find that, in the summer half-year, a significant proportion of the vertical structure of warming can be explained by changes in this variable. We conclude that changes in atmospheric heat transport may be an important cause of the recent Arctic temperature amplification.     

利用重力卫星监测2003—2016年南极地区冰盖质量变化

为了研究南极冰盖消融对全球海平面变化的影响,利用2003年1月—2016年6月的重力恢复与气候实验时变重力场数据反演该地区冰盖质量变化,并采用去相关滤波P3M6加上300 km Fan滤波的组合算法削弱条带误差等影响,扣除冰后回弹和泄露误差影响.结果表明:南极地区冰盖质量变化整体表现为加速消融趋势,其质量变化率为(-101.27±7.02)Gt/a,其中西南极和南极半岛呈现质量消融,其质量变化率分别为(-148.35±6.78)Gt/a和(-22.01±1.44)Gt/a,而东南极表现为质量积累,其质量变化率为(69.09±2.64)Gt/a.     

Meteorological conditions of ice accretion based on real-time observation of high voltage transmission line

Meteorological conditions during ice accretion on the 500 kV high voltage transmission lines and test cables are presented, together with a calculation of liquid water content (LWC). The data include meteorological observations and real-time ice accretion on the transmission lines of the central China power grid, from 2008 to 2009 in Hubei Province. Also included are observations of ice thickness, microphysics of fog droplets, and other relevant data from a nearby automated weather station at Enshi radar station, from January to March 2009. Results show that temperature at Zhangen tower #307 was correlated with the temperature at Enshi radar station. The temperature on the surface of the high voltage transmission line was 2-4°C higher than ambient air temperature, although the temperatures were positively correlated. Ice formation temperature was about -2°C and ice shedding temperature was about -2 to -1°C on the high voltage transmission line, both of which were lower than the temperature threshold values on the test cable. Ice thickness was significantly affected by temperature variation when the ice was thin. The calculated LWC was correlated with observed LWC, although the calculated value was greater.     

数字温度传感器DSl8820在冰情测报系统中的应用

提出了一种利用冰与水的温度特性差异来区分冰,水分界面进行接触式检测的新的冰层厚度检测思路。选用美国DALI．AS公司的单总线数字温度传感器DSl8820来实现温度的检测,运用DSl8820和MSP430F449单片机组成多点温度检测系统。本系统的温度传感器精度高、体积小、测量电路简单,而且能够在低温下工作。     

冰刀弧形的便携式测量方法及实现

针对当前基于弧度仪的冰刀弧形测量与重构方法的不足，为解决冰刀弧形测量装置精度与便携性的矛盾，提出了一种冰刀弧形的便携式测量方法，并用位移传感器、旋转编码器和数据采集卡等器件组建冰刀弧形的便携式测量装置.实验结果显示，该测量装置基本实现了高精度测量和便携式的目标.     

电容感应式冰厚检测系统的冰厚判别方法研究

电容感应式冰厚检测系统每次采样的数据中,由于野值或奇异值的存在,使得冰层厚度的判断出现较大误差,为了提高判断精度,采用分段平均值法和奇异谱法的数据处理降噪方法,对冰层厚度传感器采集到的多组抽样数据进行了处理。经过对处理结果的对比分析,发现奇异谱法降噪处理后的效果更好,很好的滤除了野值和奇异值,提高了冰层厚度的判断精度。     

中型动三轴仪研制及微小应变测试技术应用

常规土工三轴仪测试精度较低.为提高试验精度,引进微小应变测试技术,即在三轴压力室增设内置力、局部位移和非接触位移等测试装置,研制了中型动三轴仪.这不仅可以排除试样端垫误差,而且使试验精度提高了1个数量级,即轴向应变接近10-6.用该三轴仪,并综合运用力控和位移控制方法进行了动剪切模量和阻尼比试验.试验结果证明,该三轴仪具有精度高、性能稳定及操作简便等优点,可用于研究各种粗粒土的动力特性.