寒区浅水湖冰生消特征及其影响因素

作     者：解飞 张议文 卢鹏 曹晓卫 祖永恒 李志军 Xie Fei;Zhang Yiwen;Lu Peng;Cao Xiaowei;Zu Yongheng;Li Zhijun

作者机构：大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室大连116024 大连理工大学海洋科学与技术学院盘锦124221 

出 版 物：《湖泊科学》 (Journal of Lake Sciences)

年 卷 期：2021年第33卷第5期

页      面：1552-1563页

核心收录：

学科分类：0710[理学-生物学] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 0709[理学-地质学] 0908[农学-水产] 07[理学] 0707[理学-海洋科学] 0815[工学-水利工程] 0705[理学-地理学] 070501[理学-自然地理学] 0704[理学-天文学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(41876213,41922045,42007150,51979024) 工信部高技术船舶科研项目(350631009) 国家重点研发计划项目(2018YFA0605901)联合资助 

主　　题：湖冰 生消特征 冰底热通量 冰厚 降雨 降雪 浮式观测平台 

摘      要：基于2019-2020期间在盘锦市含章湖利用浮式观测平台开展湖冰原型观测试验,分析不同因素对湖冰变化造成的影响.结果表明:99 d冰期内湖冰的生消过程可概述为:湖泊封冻(3 d)稳定生长(62 d)冰厚稳定(7 d)加速消融(24 d)破碎分解(3 d).生长期冰厚的平均增长速率为0.4 cm/d,最大冰厚为30.7 cm;不同深度(5~17 cm)冰温对气温变化的响应存在滞后性,滞后时间为70~158 min,冰温与气温的最大相关系数为0.52~0.89;降雨过程造成冰面反照率由0.22降至0.09,影响了冰内温度以及冰下40 cm以内的浅层水温,但14 mm的降雨量并未引起表面冰厚增加;降雪过程造成冰面反照率由0.25升至0.90,同时阻碍了5 cm以内的浅层冰温对气温变化的响应,但风速长时间大于8 m/s时会导致冰面积雪被吹散,冰面重新裸露;消融期冰厚的衰减过程呈抛物线趋势,存在显著的加速过程,融化速率由0.3 cm/d逐渐增加到2.7 cm/d;湖冰生长期的冰底热通量均值为4.8 W/m^(2);到消融期增加至8.1 W/m^(2),为生长期的1.7倍;太阳辐射与湖冰边界侧向融化是导致湖冰加速融化的关键因素.本研究填补了国内湖冰冻融全过程实测资料的空缺,为湖冰热力学模型的改进提供了科学支撑.