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．     

基于海洋石油平台的海冰监测系统

【目的】有效监测渤海辽东湾海冰状况,指导破冰船破冰,保障冬季冰期海洋石油平台的安全生产。【方法】在辽东湾石油平台上构建海冰测量系统,利用视频测冰技术、视频冰速测量技术及气象观测多种手段,在2011—2015年度连续4年冬季冰期观测平台周边海冰形貌、范围、运动轨迹,并对监测数据进行分析,给出24h海冰预报。【结果】基于海洋石油平台的海冰监测系统对海冰冰量、冰厚、冰速、冰类型监测数据准确,通过数据分析可以对海冰实施年、月、周、24h预报,短期预报与实际情况基本相符合,其中24h预报准确率在95%以上。【结论】基于海洋石油平台的海冰监测系统是一套运行可靠的监测系统,能准确地观测海冰的运行趋势,为冬季渤海辽东湾的抗冰活动提供指导。     

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。     

蒸发波导下海上搜索雷达天线架设高度研究

为选择能最大程度发挥海上搜索雷达探测能力的天线架设高度,首先分析了蒸发波导条件下的雷达探测距离计算方法,随后分别选择黄海、东海和南海某海区海面历史气象水文数据,计算各条数据在各波段不同天线架设高度条件下的雷达探测距离及其差值,并对距离差值的分布进行统计与分析,从而得出天线架设高度选择有关结论.研究结果表明:天线架设高度的选择应考虑雷达工作频率和主要使用海区的气象环境.     

冬季覆盖海冰条件下海冰消融过程水盐变化分析

众多国家和地区对非常规水源利用一直给予研究和重视。冬季海冰覆盖条件下,融水质量变化特征不同于常规灌溉,研究和掌握其规律对咸水冰资源综合利用十分重要。利用冬季室外冰柱、土柱实验,以实时监测海冰消融全过程为手段,深入分析冬季覆冰条件下海冰融水水量及总盐动态变化。实验结果表明:融水量最大值出现在下午15时左右;覆盖海冰条件下,海冰消融入渗过程分为集中排盐、深度脱盐、淡水入渗三个阶段。实验结果可为冬季覆冰或咸水结冰灌溉提供技术参考。     

北极海冰面积对湖北省夏季降水的影响

利用１９５３～１９８４年北极各海区逐月海冰覆盖范围资料,采用遥相关,滞后相关等统计,天气气候学分析方法,研究了北极海冰面积变化对湖北省夏季降水的影响,揭示了湖北省夏季降水与北极某些分区海冰存在较好的滞后相关关系,并初步分析了海冰与极涡,西太平洋副热带高压强度,面积指数,５００ｈＰａ月平均高度场等大气环流因子的关联,探讨了冰－气间可能有的影响过程。     

基于谱能分析法解决地质雷达大尺度探深问题

为了突破地质雷达低频天线探测深度与辨识率之间的矛盾,满足浅埋地下工程精细化物探的需求,基于谱能分析法对常规低频天线采集的雷达信号进行后处理,通过对探测目标介质体的频响强度分析,有效提高雷达回波的识别能力,实现了较常规雷达信号处理分析方法增大2~3倍探测深度的良好效果。结合某隧道中坍塌冒顶围岩扰动影响范围的探测实例,采用100MHz低频天线及谱能分析信号后处理技术达到了100m的大尺度探深,初步解决了地质雷达大尺度探测的工程问题。     

海冰对单柱式桥墩非线性地震反应的影响

用简化的附加水质量模型考虑动水压力对桥墩的影响,用动冰力模型考虑冰与桥墩的相互作用,建立了冰水域单柱式桥墩地震反应的动力计算模型,并利用时程分析法研究了在不同类型地震作用下海冰对桥墩非线性地震反应的影响.桥墩的最不利反应一般发生在海冰质量为5×106～5×107kg,可作为桥墩设计时的海冰质量;且墩底截面出现最大曲率时对应的海冰质量随着水深的增大而变大.有冰时墩底截面曲率延性需求系数、墩顶最大位移和墩顶残余位移比无冰时增大数倍,墩底截面弯矩–曲率滞回曲线呈倒"S"型更显著,桥墩的变形和耗能能力显著下降.同时,与近场地震波作用时相比,远场地震波作用下海冰对单柱式桥墩顶部最大位移和残余位移的影响更大.     

DUT-1非冻结合成模型冰物模技术及应用

基于渤海海水的物理和力学特性、海冰物理模型试验的相似理论以及国际上已有模型冰的经验,较成功地研制出一种用于模拟我国渤海海冰的非冻结可破碎功能材料－－DUT－1模型冰。该模型冰采用聚丙烯粉、水泥、塑料微珠等材料,加入一定量的水、由特制的搅拌机搅拌均匀倒入模具后成型制成。利用DUT－1模型冰材料,在实验室常温波流水槽中进行了冰排在波浪作用下的断裂、冰排对直桩及锥体结构物结构作用的物理模型试验。通过对试验现象的观察,对实验结果的综合分析、对相关理论及经验公式计算结果的比较,证明DUT－1非冻结合成模型冰材料物模实验技术有较好可靠性。     

渤海海冰作用特征参数确定方法

将海冰的生成，运移及其与结构相互作用的过程中存在的不确定性作为随机事件或随机过程研究，提出旨在建立设计条件的海冰作用多参数概率分析法，对海冰作用静，动力特征参数的规定与选择问题了探讨，对今后的研究方向提出了建议。     

GMS红外通道实时资料遥感海冰的研究

利用１９９４年１，２月的ＧＭＳ－４的红外亮温和可见光反照率资料，以辽江湾海冰为对象，得到了海冰参数的提以方法和冰厚遥感数字分布。根据冰水物理特性的差异，建立了冰水识别的判据，发现用亮温可以较好地识别冰水，由此和到了冰水区分的亮温疮阀值。     

新型破冰结构破冰和保护能力试验研究

为降低大面积冰排对滩海区海上结构物的作用力,设计了一种新型破冰结构.利用破冰结构使大面积冰排发生弯曲破坏变成面积较小的破碎冰块,降低破冰结构后方被保护结构物上的冰力.以圆柱桩为例,通过试验对比冰排对圆柱桩挤压力以及破碎后的冰块对圆柱桩撞击力,检验破冰结构对圆柱桩的保护能力.另外,为检验破冰结构的稳定性,测试了冰排对破冰...     

海冰的数值模拟

在前人工工作基础上建立了海冰的数值模型，建立了动量方程的迭代差分格式及连续方程的分裂差分格式。数值试验表明所建模型及差分格式的可行性，所得结果较好地反映了冰的形成及演变过程。     

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。     

近岸堆积冰形成过程的原型调查

为获取辽东湾近岸堆积冰特征,利用CCD监测、数码照相和GPS定位等现代技术,通过现场定点连续监视和堆积冰外边缘线踏勘,以及堆积冰外边缘断面的等距离正面照相,获得辽东湾堆积冰边缘流冰运动速度、方向和密集度等参数.统计分析了流冰运动参数与当地潮位、潮流变化的关系,以及堆积冰宽度、边缘断面、高度和起伏角度等几何特征参数.结果表明:堆积冰的形成与平行海岸的潮流速度关系不大,而与流冰厚度、湖位、风速风向有很大关系;堆积冰边缘的流冰运动速度、密集度和潮位直接相关;堆积冰的最大外边缘线不超过零米等水深线;堆积冰高度一般小于2 m,最大为2.8 m;堆积断面起伏的平均切角为22°.     

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。