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海冰形变对北极冬季CICE模式冰厚模拟结果的影响

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海洋学报 2023年第8期45卷 46-61页

作者：李昊苏洁中国海洋大学海洋与大气学院山东青岛266100 中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室山东青岛266100 中国高校极地联合研究中心北京100875

海冰数值模式是研究海冰动力热力状态参量及之间联系的有效途径。目前对冰厚数值模拟结果的分析远远少于对海冰范围/面积和密集度的研究,对冰速与海冰形变对冰厚分布影响的研究也尚欠缺。本文利用Los Alamos sea ice model(CICE)海冰模... 详细信息

海冰数值模式是研究海冰动力热力状态参量及之间联系的有效途径。目前对冰厚数值模拟结果的分析远远少于对海冰范围/面积和密集度的研究,对冰速与海冰形变对冰厚分布影响的研究也尚欠缺。本文利用Los Alamos sea ice model(CICE)海冰模式模拟了1980-2018年的北极海冰变化,并使用遥感、同化冰厚数据进行比对验证,分析了模拟冰速和海冰形变对冰厚的影响,计算了冰速的散度和切变偏差对冰厚偏差的贡献。结果显示,CICE对北极70°N以北区域平均冰厚和冰速的年际变化模拟基本合理,但模拟的平均冰厚和冰速多年变化趋势均小于同化数据的变化率;模拟和观测冰厚的空间分布差异与冰速和形变率的偏差有密切联系,主要表现为波弗特海的正偏差和北极中央区至弗拉姆海峡的负偏差。泛北极区域散度和切变偏差在3月之前对冰厚偏差的贡献在13%~16%之间变化,3-4月则由16%跃变至27%。散度偏差主导了11月、12月波弗特海区域的冰厚正偏差,切变偏差主导了冬季加拿大群岛以北海域和穿极流区域的冰厚负偏差。

关键词：北极冰厚冰速形变模拟结果

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定点冰厚观测新技术研究

水科学进展 2009年第2期20卷 287-292页

作者：雷瑞波李志军秦建敏程言峰大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024 太原理工大学测控技术研究所山西太原030024 中国极地研究中心上海200136

冰厚是冰科学和冰工程研究中最关键的物理指标之一,为满足定点冰厚观测不同需要,发展了3种定点冰厚观测新技术。结合它们的测量原理及其现场或实验室的应用结果,论述了它们的适用性和各自的优点。基于磁致伸缩原理的冰厚测量仪现场测量... 详细信息

冰厚是冰科学和冰工程研究中最关键的物理指标之一,为满足定点冰厚观测不同需要,发展了3种定点冰厚观测新技术。结合它们的测量原理及其现场或实验室的应用结果,论述了它们的适用性和各自的优点。基于磁致伸缩原理的冰厚测量仪现场测量精度达±2 mm,解决了制约海冰热力学模式向精细发展的"瓶颈"问题;电阻式冰厚测量仪比利用温度廓线推求冰厚的技术更加可靠,且具有自动测量冰川表面物质平衡,进行河道、湖泊以及水库冰厚观测时同时监测其冰下水位的潜力;热电阻丝冰厚测量装置制作简单廉价、使用方便、数据可靠,在中国北方小型水文站广泛推广是适合的。

关键词：冰厚观测磁致伸缩电阻冰厚测量仪

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基于实测与模拟的青海湖冰厚时空变化特征

湖泊科学 2021年第2期33卷 607-621页

作者：曹娟姚晓军靳惠安张调风高永鹏张大弘赵全宁西北师范大学地理与环境科学学院兰州730070 甘肃林业职业技术学院天水741020 青海省气候中心西宁810000 云南大学国际河流与生态安全研究院昆明650091 青海省气象科学研究所西宁810000

湖冰厚度是湖泊在封冻期的重要物理参数,明晰其时空变化特征对于认识气候变暖背景下的湖冰响应规律具有重要的理论价值和现实意义.基于ERA5 Climate Reanalysis气温数据集、MODIS MOD09GQ数据产品和2019年湖冰钻孔测厚数据及雷达测厚数... 详细信息

湖冰厚度是湖泊在封冻期的重要物理参数,明晰其时空变化特征对于认识气候变暖背景下的湖冰响应规律具有重要的理论价值和现实意义.基于ERA5 Climate Reanalysis气温数据集、MODIS MOD09GQ数据产品和2019年湖冰钻孔测厚数据及雷达测厚数据,重建2000-2019年青海湖冰厚时间序列并分析其时空变化特征.结果表明:①2019年3月实测青海湖湖冰厚度平均增长速率为0.30 cm/d,高于2月份(0.12 cm/d).基于度日法湖冰生长模型模拟的2018年11月-2019年3月青海湖冰厚平均增长速率为0.34 cm/d,与实际观测数据相比,模拟冰厚误差为±2 cm,但在河流入湖口处和湖区南侧误差较大,且冰厚模拟数值在3月中旬前高估而之后有所低估.②青海湖多年平均冰厚介于32~37 cm,其中2008-2016年湖冰厚度年际变化剧烈,呈现先增大再稳定后减小的趋势.冻结初期湖冰厚度增长迅速,12月和1月湖冰增长速率分别为0.45和0.41 cm/d,2月后冰厚增长速率放缓,2月和3月分别为0.29和0.14 cm/d.③2000-2019年冰厚整体呈现北厚南薄、东厚西薄的空间格局,多年冰厚变化幅度湖区西部较东部稳定,湖冰平均厚度与完全封冻时长及封冻期呈正相关.

关键词：湖冰冰厚机载测冰雷达度日法湖冰生长模型青海湖

东南极冰盖伊丽莎白公主地中国泰山站站址所在区域的冰厚、内部等时层、表面和冰下地形（英文）

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Applied Geophysics 2016年第1期13卷 203-208,222,223页

作者：唐学远郭井学孙波王甜甜崔祥斌国家海洋局极地科学重点实验室中国极地研究中心上海200136

中国第21次(2004/2005,CHINARE 21)和第29次(2012/2013,CHINARE 29)南极科学考察在东南极冰盖伊丽莎白公主地中国泰山考察站站址所在区域,通过探地冰雷达和GPS进行了两次地球物理探测。使用中心频率分别为60MHz和150MHz的冰雷达探测,首... 详细信息

中国第21次(2004/2005,CHINARE 21)和第29次(2012/2013,CHINARE 29)南极科学考察在东南极冰盖伊丽莎白公主地中国泰山考察站站址所在区域,通过探地冰雷达和GPS进行了两次地球物理探测。使用中心频率分别为60MHz和150MHz的冰雷达探测,首次(2004/2005)获得该地区的冰厚与冰内部等时层结构。GPS观测显示以泰山站站址为中心约2km×2km范围内的冰盖表面地形起伏很小,海拔为2607-2636m。冰盖雷达断面显示该区域的平均冰厚为1900m,最大冰厚为1949m,最小冰厚为1856m。在泰山站站址下方冰厚为1870m。冰盖表面高程与冰厚数据联合分析发现该地区的冰下地形相对起伏剧烈,海拔为662-770m,反映出冰下地形为山地地貌。该2km×2km测量网格下方的冰量为7.6km3。60MHz冰雷达数据给出一条长17.6km,穿越泰山站的冰盖断面内部等时层结构图。从中识别分析出一些内部等时层,结果表明该处的冰盖内部等时层受到了冰流的扰动,内部等时层的几何形态暗示了泰山站所处的冰盖下方很可能经历了一个复杂的沉积过程。

关键词：东南极泰山站冰厚内部等时层冰雷达

东南极昆仑站周边沿“中国墙”的冰厚和冰下地形分布（英文）

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Applied Geophysics 2016年第1期13卷 209-216,223页

作者：崔祥斌孙波苏小岗郭井学中国极地研究中心冰川室上海200136

冰厚和冰下地形是南极冰盖的基本特征参数,是南极冰盖底部环境和物质平衡研究的基础。2007/08年,中国第24次南极科学考察期间,运用深部探测冰雷达系统,在东南极位于Dome A区域的我国南极昆仑站周边,开展了沿"中国墙"的冰厚和冰下地形探... 详细信息

冰厚和冰下地形是南极冰盖的基本特征参数,是南极冰盖底部环境和物质平衡研究的基础。2007/08年,中国第24次南极科学考察期间,运用深部探测冰雷达系统,在东南极位于Dome A区域的我国南极昆仑站周边,开展了沿"中国墙"的冰厚和冰下地形探测。结果显示:沿"中国墙"的冰厚主要分布在1600m-2800m之间,冰厚最大达到3444m,最小为1255m;冰下地形平均高程为1722m,但是最低仅有604 m;相较于分冰岭北侧,分冰岭南侧冰厚较大,冰下地形较低,并且发育了4个明显的冰下深谷。不过,没有发现Gamburtsev冰下山脉区域典型的冰底再冻结现象以及冰下湖和水体的存在。Bedmap 2中沿"中国墙"的冰厚和冰下地形数据与冰雷达测量结果存在一致性,但是分辨率和在冰下地形起伏剧烈区域的准确性上非常有限。通过冰雷达探测得到的沿"中国墙"的冰厚和冰下地形分布,进一步揭示了这一"不可接近区域"的冰盖特征,对于Dome A区域冰盖动力学研究和未来针对Gamburtsev冰下山脉的地质钻探以及深冰芯钻探选址具有重要参考价值。

关键词：南极冰盖昆仑站冰厚冰下地形冰雷达

抽水蓄能电站上水库运行条件下冰厚数值模拟研究

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东北水利水电 2023年第2期41卷 46-48,72页

作者：马喜峰朱海波河北抚宁抽水蓄能有限公司河北秦皇岛066000 中水东北勘测设计研究有限责任公司吉林长春130061

寒区抽水蓄能电站上水库在冬季运行时,在热力因素和动力因素共同作用下,电站冰层的形成过程十分复杂。本文通过数值模拟方法,模拟某抽水蓄能电站上水库不同运行工况对冰厚的影响,其研究结果可为抽水蓄能电站冬季运行提供指导和参考,对... 详细信息

寒区抽水蓄能电站上水库在冬季运行时,在热力因素和动力因素共同作用下,电站冰层的形成过程十分复杂。本文通过数值模拟方法,模拟某抽水蓄能电站上水库不同运行工况对冰厚的影响,其研究结果可为抽水蓄能电站冬季运行提供指导和参考,对寒区新建抽水蓄能电站冬季运行具有借鉴意义。

关键词：抽水蓄能电站上水库运行工况冰厚数值模拟寒区

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北半球湖冰厚度的现状及未来

Science Bulletin 2022年第5期67卷 537-546,M0004页

作者：李兴东龙笛黄琦赵凡玉 State Key Laboratory of Hydroscience and Engineering Department of Hydraulic EngineeringTsinghua UniversityBeijing 100084China

湖冰厚度是对气候变化高度敏感的指示因子,通过影响湖泊与大气之间的物质能量交换,调节区域水文气候和湖泊生态系统,并对维系冰上生产生活至关重要.由于实测湖冰厚度资料极度匮乏,同时缺乏高效的遥感观测手段,大范围湖冰厚度的时空演变... 详细信息

湖冰厚度是对气候变化高度敏感的指示因子,通过影响湖泊与大气之间的物质能量交换,调节区域水文气候和湖泊生态系统,并对维系冰上生产生活至关重要.由于实测湖冰厚度资料极度匮乏,同时缺乏高效的遥感观测手段,大范围湖冰厚度的时空演变规律还存在空白.现有的全球湖冰数据主要利用湖冰模型基于再分析气象驱动场和虚拟湖泊生成,难以反映真实湖冰厚度.本研究使用卫星雷达测高反演了北半球16个大型湖泊和水库过去近30年的冰厚,精度约为0.2m.在此基础上开发并验证了遥感数据驱动的湖冰模型,模拟了北半球大于50 km^(2)的1313个湖泊和水库(湖库总面积约840,000 km^(2))的冰厚,估算了2003~2018年北半球多年平均最大冰厚为0.63 m,相当于485 Gt水当量.以该时段冰厚为参考,预估了在RCP 8.5情境下未来(2071~2099年)最大冰厚可能减小约0.35 m,北半球湖冰变薄将对区域水文气候和湖泊生态系统,以及冰上交通等社会经济活动造成重大影响.

关键词：区域水文冰厚湖泊生态系统时空演变规律遥感观测指示因子水当量气候变化

电容感应式冰厚监测系统在南极海冰监测中的应用

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数学的实践与认识 2014年第4期44卷 197-204页

作者：窦银科常晓敏敦卓秦建敏袁凯琪薛盈太原理工大学电力学院山西太原030024 太原理工大学物电学院山西太原030024

为了实现对南极的实时自动化监测,设计并研制了电容式冰厚监测系统,系统于2012年3月至8月对南极中山站附近的近岸海冰进行了连续6个月的厚度自动化监测,通过对监测数据的对比分析,得到了监测系统的准确度与相对偏差.结果证明系统用于高... 详细信息

为了实现对南极的实时自动化监测,设计并研制了电容式冰厚监测系统,系统于2012年3月至8月对南极中山站附近的近岸海冰进行了连续6个月的厚度自动化监测,通过对监测数据的对比分析,得到了监测系统的准确度与相对偏差.结果证明系统用于高精度定点监测海冰厚度是可行的,并对系统监测南极海冰的不足与今后改进研究的内容进行了讨论.

关键词：电容感应冰厚海冰南极

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东南极内陆格罗夫山地区冰厚及冰下地形特征

冰川冻土 2015年第3期37卷 580-586页

作者：李亚炜刘小汉康世昌赵博稂时楠中国科学院青藏高原研究所青藏高原环境变化与地表过程重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冰冻圈科学国家重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心北京100101 中国科学院电子学研究所北京100190

中国第30次南极科学考察队格罗夫山分队(CHINARE30,2013-2014年)利用雪地车载深层探冰雷达在东南极格罗夫山地区开展了测线总长度超过200 km大范围、高分辨率的冰厚及冰下地形调查,获得了哈丁山北部和萨哈罗夫岭与阵风悬崖之间详细的冰... 详细信息

中国第30次南极科学考察队格罗夫山分队(CHINARE30,2013-2014年)利用雪地车载深层探冰雷达在东南极格罗夫山地区开展了测线总长度超过200 km大范围、高分辨率的冰厚及冰下地形调查,获得了哈丁山北部和萨哈罗夫岭与阵风悬崖之间详细的冰厚及冰下地形特征.通过对雷达数据分析表明,哈丁山北部区域平均冰厚为580 m,最大冰厚超过1 000 m,出现在该区域的东北方向,而东南方向冰厚相对较小;萨哈罗夫岭与阵风悬崖之间区域的平均冰厚为610 m,最大冰厚超过1 100 m,该区域槽谷发育十分成熟,槽谷形态近似呈U型.通过对雷达剖面影像的筛选和分析,推测在格罗夫山地区可能存在2个液态冰下湖泊.

关键词：东南极格罗夫山冰雷达冰厚冰下地形冰下湖