冰盖

摘要： 在当前全球气候变暖背景下,极地冰盖关键过程和重要参数研究对揭示极地冰盖对全球海平面变化的影响,提高海平面上升贡献的预测精度至关重要。极地科学考察的实地观测数据可以为遥感观测提供校准和验证,降低遥感反演的不确定性。本文基于同济大学全球变化研究团队近年来针对极地冰盖关键参数的测绘遥感与现场考察工作,重点阐述在极地科考观测验证和数据处理方面的研究,包括在南极冰盖的新型测高卫星的空-地协同验证、卫星角反射器布设、粒雪层内部温度观测与模型验证、多平台无人机海冰探测和雪冰环境调查,以及格陵兰冰盖质量变化评估等。最后,本文对未来的极地科考验证计划进行了展望。

摘要： 太阳辐射可以透射穿过雪盖和冰盖与地温一起影响冰下水温的变化,加剧冰盖底部的融解和冲蚀,使得冰盖更易于崩溃开河。基于现有理论和原型观测研究成果,建立了描述太阳辐射在雪盖、冰盖和水体中的透射和吸收规律的数学模型;利用观测数据回归分析的方法,提出了太阳辐射可见光在水体中消光系数的参数化模型;然后研究了冰下水温的变化与太阳辐射和地温的函数关系。研究证实,冰下水温随太阳净辐射和地温的增加而升高,随雪厚和冰厚的增加而下降,并且与水体与冰盖的热交换系数成反比。此外,太阳辐射的透射可能使得开河期冰盖糙率不是减小,而是增大。

摘要： 在冰斗系统、三角脊链、冰斗边界定律等冰川作用理论的基础上,依托卫星遥感技术提供的大视域俯视视角观察山体地貌,突破以往以地面视野对山体地貌观察的局限性,研究发现山东广泛分布的由灰岩构成的丘陵地貌并非以往认为的岩溶成因(喀斯特地貌),而是冰盖侵蚀作用形成的龙纹状三角脊链。通过火山喷发玄武岩与地貌、沉积的压覆关系,约束了冰盖发生时间为(7.86±0.5)Ma~(6.31±0.23)Ma,属于中新世晚期,以此建立了“天宝冰期”。根据冰蚀地貌特征解译,天宝冰期冰盖分布在太行山以东,松辽分水岭以南,东含部分黄海大陆架,南至大别山北麓,以此提出了“华北冰盖”。天宝冰期与晚中新世的孢粉、深海沉积、红黏土等记录的气候演化具有吻合性。研究认为,我国东部季风气候属于北极冰盖高压气候的外延,与青藏高原的隆起无关,华北冰盖的形成与冰期季风冷暖气候的交锋有关。青藏高原的隆起导致了西北内陆的干旱,冰期进一步加强了西北内陆植被的退化,冰期西北风增加风尘物质来源的同时也增强了输送动力,冰期风尘沉积与东部冰川分布存在此消彼长的叠合关系,风尘沉积增加了冰碛物中的泥质成分,这是东部冰碛物存在双峰特征的根本原因。

摘要： 冰盖作为冰期河流的上部约束,极大地改变了冰下水流结构。为了解冰下水流流态特征,在黄河什四份子河段开展了冰情测验,利用象限分析法对实测冰盖水流数据进行了流态分析。结果表明,各流态在各断面的出现频率基本一致;上层水体中,内向与外向交互流态对雷诺应力的贡献率之和小于喷射与下扫流态,下层水体则相反,说明上层水体主要以内向与外向交互流态为主,下层水体则主要以喷射与下扫流态为主。由于冰盖的存在,改变了水流的紊动结构,中上层水体出现逆流速梯度,改变了中上层水体的水流流态,下层水体则未受影响,冰盖对水流流速分布的影响是流态变化的根本原因。研究为冰下水流流态的认识提供了基础支撑。

摘要： 河渠中冰盖的存在显著改变断面的水流结构,采用k-ε紊流模型建立冰盖下水流垂向二维数值模型,并将其应用于封冻河道冰盖下流速分布的计算,探讨影响封冻河道断面流速分布规律的主要因素。结果表明:封冻河道的断面流速分布情况主要与床面糙率、冰盖糙率及河道的水流条件等影响因素相关,水流条件相同时,冰盖糙率和床面糙率的比值越小,最大流速点的位置越靠近相对光滑的一侧,且在流动的核心区流速分布并不遵循对数分布规律,在最大流速处流速梯度几乎为零。

摘要： 全球海平面上升是由气候变暖导致的海水增温膨胀、陆源冰川和极地冰盖融化等因素造成的。气候变暖背景下,全球几乎所有冰川均在退缩,从1992—1999年到2010—2019年,冰盖的消失速度增加了4倍,1901—2018年冰川冰盖质量损失对全球海平面上升的贡献总计为70%。自1900年以来,海平面上升速率超过3000年内的任何一个世纪。

摘要： 南极洲冰盖是全球最大的冰盖,受气候变暖影响,可能出现冰量损失并导致海平面上升数米。冰盖床通过水热通量、地形作用、底碛变形和基底滑动等之间的反馈调节,对冰盖动态冰量损失的关键调控发挥作用。

摘要： 寒冷区明渠冬季输水结冰是常见的自然现象。南水北调中线工程水面一旦形成冰盖其安全输水流量仅为设计流量的30%~50%,而气温是驱动冰盖形成的主要因子,如何科学评价冬季气温等级是冰期输水面临的关键问题之一。分析了沿线8座气象站1951—2021年冬季日平均气温和日最低气温数据,揭示了总干渠气温沿程和年际变化规律。基于拉格朗日质点跟踪法,结合沿线气温-水温-冰盖生成物理过程,提出了气温链概念并给出通用数学表达式。分别采用国标法、一月平均气温法和气温链法评价冬季气温等级,构建了71 a冬季气温位次。结果表明:①总干渠自南向北气温逐级下降速率为0.48°C/(100 km),保定站呈加速下降趋势,对冰盖生成贡献最大。②沿线冬季气温总体呈波动上升趋势,升温速率为0.37°C/(10 a),强暖冬出现在最近30 a,强冷冬出现在前30 a,气温的总体上升有利于减缓大范围冰盖生成。③对于冰盖生成预测,气温链法优于一月平均气温法,更优于国标法;不同时间尺度组合评价可获得更优的结果;全球持续变暖背景下,可采用一月平均气温法和北方2站6 d气温链法联合评价。④给出了北方2站6 d气温链法冬季等级的分界阈值,即强暖冬T_(C)≥-4.0°C,弱暖冬-5.7°C≤T_(C)<-4.0°C,正常-7.4°C冰盖生成提供新的参考基准。

摘要： 桥梁建设改变了河流的边界条件、水流条件和河床泥沙的运动状态,冬季河流中有冰塞出现时则产生相互影响作用.近年来,基于冰塞稳定性力学分析,开展了桥墩影响下冰塞稳定性研究,所得桥墩影响下冰塞稳定性判别公式计算结果和实测资料能够较好得吻合;研究了桥墩对河道卡封以及临界流凌密度的影响,计算得到的临界流凌密度与实验值较为接近;介绍了明流、冰盖下桥墩周围局部冲刷等方面的相关研究工作,得出了冰盖条件下桥墩局部最大冲刷深度的回归经验公式,结果表明该公式具有很好的适用范围.对冰塞条件下桥墩附近局部冲刷问题探索性地开展了试验研究,研究表明,冰塞条件下的局部冲刷与冰盖条件下有着很大不同,不仅冲刷深度要大的多,而且桥墩周围局部冲刷过程与冰塞厚度变化相关.在冰塞条件下,桥墩处的最大冲刷深度和最大冲刷长度均随流速增大而增大,冲刷坑尾部淤积沙丘高度也受到流速的影响.就相关研究难点和今后需要进一步开展的研究工作进行了分析和展望.

摘要： 开展冰盖下典型复式断面河道水深平均流速的横向分布规律研究,对于凌汛防治具有重要意义.本文在SKM法的基础上,结合双层假设理论,并将二次流项并入雷诺切应力项,建立了考虑河床摩擦、冰盖阻力、横向剪切湍流和二次流影响的准二维数学模型.与相应的物理模型实验结果对比发现,所提出的准二维数学模型能够合理预测复式断面河道各断面的水深平均流速横向分布及河道过流量.本文提出的数学模型,无需通过计算机编程联立求解复杂方程组,即可获得水深平均流速的横向分布特征,对研究具有复式断面的覆冰河道的水流特征具有一定的指导意义.

摘要： 冰塞是寒冷地区河流中常出现的冰情现象之一,冰塞的出现增大了湿周,减小了冰盖下过流能力,河道边界的演变趋势也发生了相应的变化.基于代数不等式理论,对冰盖存在时过水断面湿周的计算公式进行恒等变形,推求冰盖下过流能力最大时断面的特征参数,并与明流条件下水力最优断面特征参数进行比较.结果表明:冰盖存在时河床演变方式较之明流条件发生较大变化,渠道边界、冰盖与过水断面相交所形成的封闭图形外切于圆时冰下过流能力达到最大.研究结果可为稳封期冰塞与河床的演变趋势提供一定的理论参考.

摘要： 双鸭山东荣一矿主井冻结段开挖后，外壁砌至井深217m且已向上砌筑内壁完成。当清理井筒准备下一步掘进时，发现并查明202～215m基岩冻结段化冻出水。经采取水位平衡法冻结未见明显效果，最终在井筒水面强制结冰封盖、封堵基岩段出水取得成功。

摘要： 在分析冰坝成因条件的基础上,采用经典的水文方法,即融雪和融冻期降雨径流模型计算冰坝入汇水量,以断面流量计算河网结冰水量,以历时因子法计算冰盖临界强度,对寒冷山区性河流冰坝成因进行了计算分析,提出了冰坝成因的判别公式,对冰坝成因进行了分类.通过改进常规分析计算方法,使冰坝问题增加了预见期和提高了预报精度.

摘要： 在赤峰境内发现大量冰臼和冰臼群后，利用遥感图像对大兴安岭及其两侧的冰蚀、冰碛地貌类型进行解译发现：它们中的绝大多数原本在巨型冰川漂砾、羊背石或基岩鼓丘上。它们是蒙古大冰盖之一部分在沿东南方向越过大兴安岭时其南端受到黄岗梁、七老图山、大马群山的分流、阻隔、旋转的必然结果。

摘要： 根据浮动冰盖的假设建立了由一阶拟线性双曲型偏微分方程组表示的河冰非恒定流数学模型，并应用特征线理论及时间内插法建立了计算机模型。

摘要： 本文利用GRACE RL05观测数据(2003-2009)采用MASCON方法同时考虑了不同的冰川均衡调整(GIA)模型对南极地区质量平衡做了研究,估算了南极地区的冰质量变化并给出了不确定性.由于全球变暖南极冰消融比较显著，利用ICE-4G+RF3L20, ICE-SG+RF3L20和W12a三个GIA模型进行改正后南极冰消融速率分别为-142Gt/yr、-129Gt/yr和-33Gt/yr，综合三个模型的结果得出南极地区冰质量消融速度为-101±55Gt/yr，其中东南极地区(-84±26Gt/yr)明显小于西南极地区(一17±29Gt/yr)。

摘要： 本文利用GRACE RL05观测数据(2003-2009)采用MASCON方法同时考虑了不同的冰川均衡调整(GIA)模型对南极地区质量平衡做了研究,估算了南极地区的冰质量变化并给出了不确定性.由于全球变暖南极冰消融比较显著，利用ICE-4G+RF3L20, ICE-SG+RF3L20和W12a三个GIA模型进行改正后南极冰消融速率分别为-142Gt/yr、-129Gt/yr和-33Gt/yr，综合三个模型的结果得出南极地区冰质量消融速度为-101±55Gt/yr，其中东南极地区(-84±26Gt/yr)明显小于西南极地区(一17±29Gt/yr)。

摘要： 本文利用GRACE RL05观测数据(2003-2009)采用MASCON方法同时考虑了不同的冰川均衡调整(GIA)模型对南极地区质量平衡做了研究,估算了南极地区的冰质量变化并给出了不确定性.由于全球变暖南极冰消融比较显著，利用ICE-4G+RF3L20, ICE-SG+RF3L20和W12a三个GIA模型进行改正后南极冰消融速率分别为-142Gt/yr、-129Gt/yr和-33Gt/yr，综合三个模型的结果得出南极地区冰质量消融速度为-101±55Gt/yr，其中东南极地区(-84±26Gt/yr)明显小于西南极地区(一17±29Gt/yr)。

摘要： 本文利用GRACE RL05观测数据(2003-2009)采用MASCON方法同时考虑了不同的冰川均衡调整(GIA)模型对南极地区质量平衡做了研究,估算了南极地区的冰质量变化并给出了不确定性.由于全球变暖南极冰消融比较显著，利用ICE-4G+RF3L20, ICE-SG+RF3L20和W12a三个GIA模型进行改正后南极冰消融速率分别为-142Gt/yr、-129Gt/yr和-33Gt/yr，综合三个模型的结果得出南极地区冰质量消融速度为-101±55Gt/yr，其中东南极地区(-84±26Gt/yr)明显小于西南极地区(一17±29Gt/yr)。

摘要： 本发明公开了一种适用于极地冰盖钻进的装置及方法，包括井下钻具、监测系统、高强内衬缆连续管柱、井口密封、井口压力表、连续管柱卷扬机、钻井液油水分离器、泥浆泵、钻井液管汇、钻井液储蓄罐和主机系统；本发明中的用于极地冰盖钻进的装置能够实现全面钻进工作和取心钻进工作，分为钻井液反循环工艺和钻井液正循环工艺；能够有效应对极地钻进的特殊需求，具有快速高效和轻量化的优点。

摘要： 本发明一种用于河道冰花特征及冰盖厚度分析的图像检测系统，适用于河道冰花特征及冰盖厚度分析；提供了具有高精度、实时在线功能，并可以对冰花密度、颗粒大小及冰盖剖面进行连续测量的图像检测系统；技术方案为：包括圆筒容器、图像采集模块、旋转移动模块、控制模块、加热模块和无线传输模块，图像采集模块、旋转移动模块、加热模块和无线传输模块均与控制模块相连，圆筒容器设置在被检测地点的冰孔中，加热模块相邻地设置在圆筒容器的周围，图像采集模块随旋转移动模块在圆筒容器内进行升降及旋转，对圆筒容器周围的冰孔图像进行采集，无线传输模块用于将冰孔图像无线传送至监控中心及接收来自监控中心的指令。

摘要： 本发明涉及一种冰盖下爆破预防冰坝的方法，包括：爆破时间的选择；爆破区域选择；找到深泓线；布置爆破孔；冰层下爆破；爆破坑周围形成温度场；形成清沟明流；形成大面积融冰水面。本发明产生的有益效果是：本发明申请摒弃了传统沿河道截面设置爆破点的方式，将爆破点沿河道主槽深泓线布置，将爆破时间选择在温度在零度波动的时段，爆破后在下游形成加速冰面溶解的温度场，解决上游爆破后融冰和流冰的输送问题，使冰面快速溶解，解除形成冰坝的威胁。

摘要： 本发明涉及一种冰盖下流速分布的推演方法，包括：选择典型河道的测量断面；选择记录测量断面的时间点；记录测量断面状态；获取流速分布数据；率定参数：将各个测量时段的流速带入公式；流速流量分布推演；不断积累数据。所述的方法通过在典型河道上结合气候条件、冰盖特征和冰封状态进行全方位的测量，并通用一个流速表达式率定若干组与这些条件有关的计算所需参数。在之后每年的封冻期只需比对气候条件、冰盖特征和冰封状态，找到相对应的计算所需参数，通用相同的流速表达式即可获得冰盖下流速分布，而无需再开凿冰面，解决了因人为把冰下流速分为冰盖区和河床区带来的同实际流动状况不相符合的情况。

摘要： 本发明公开一种极地冰盖冻融探测方法，包括以下步骤：雷达影像获取步骤，通过星载极化合成孔径雷达获取极化影像；影像预处理步骤，对所获取的星载极化合成孔径雷达极化影像进行降噪处理，抑制斑点噪声；极化分解步骤，对极化影像进行非相干极化分解，得到各分解参数；采样分析步骤，在极化影像上选取具有典型特征的冰川带进行样本分析；分类步骤，建立和修正分类器，对冰川带进行分类，获得冰川带分布结果；以及探测结果生成步骤，对所述冰川带分布结果进行重新投影和地理坐标校正，制图生成极地冰盖冻融探测结果。本发明克服了以往星载合成孔径雷达冰盖冻融探测方法过于依赖辅助信息及区域局限性的缺点，提高了分类精度。

摘要： 本发明涉及一种河渠冰盖糙率的计算方法，包括：设置测量断面；测量；分区；计算河道综合糙率；计算河道冰盖糙率。本发明采用河冰水力学、水文测量等技术首先对冰冻河渠的各个参数进行精确测量，并通过这些参数计算河渠的综合糙率，再由综合糙率推演冰盖下糙率，实现河渠冰盖下糙率的正确计算和评估，为冬季结冰条件下河渠的安全运行调度、输水流量正确评估和冰情灾害等事故的科学应对提供依据和参考。

摘要： 本发明公开了一种适用于极地冰盖钻进的装置及方法，包括井下钻具、监测系统、高强内衬缆连续管柱、井口密封、井口压力表、连续管柱卷扬机、钻井液油水分离器、泥浆泵、钻井液管汇、钻井液储蓄罐和主机系统；本发明中的用于极地冰盖钻进的装置能够实现全面钻进工作和取心钻进工作，分为钻井液反循环工艺和钻井液正循环工艺；能够有效应对极地钻进的特殊需求，具有快速高效和轻量化的优点。

摘要： 本发明涉及一种波浪作用下冰盖破碎过程模拟方法、系统、设备及介质，属于数字水利工程领域。该方法首先根据地形高程数据进行计算网格划分和高程插值，建立目标河道的河道模型；根据目标河道的流量水位监测数据确定河流平稳期时的稳态水力模型并率定所述河道模型的糙率；根据河道模型和所述稳态水力模型调试构造目标涌水波的流量边界条件；采集目标河道的图像并根据图像建立目标河道水面处的冰盖计算模型；基于涌水波的流量边界条件和冰盖计算模型模拟目标涌水波与冰盖的相互作用过程和冰盖破碎过程并进行模拟结果的可视化显示。采用本发明方法能够实现对特定目标河道中不同形状波浪和冰盖相互作用以及冰盖破碎过程的准确模拟。

摘要： 本发明提出了一种用于极地冰盖钻孔孔壁形态测量的测井仪，属于测井技术领域，包括滑动件、测量臂支撑架、测量臂、测力板簧和限位块，测量臂数量为九个，该测井仪放弃传统运用弹簧的结构，采用更加节省空间测力板簧设计，精度足够的同时让测井仪的结构更加精简，也让测量臂的数量能达到九个；同时提出了一种测量臂，在测量时能达到足够高精度的同时也有很强的适用性，能解决测量过程中的很多问题；同时还将测量臂拆分为个体，把每个测量臂都作为一个独立的系统，每个测量臂测的为一个点的数据，点越多，对孔壁截面形态的检测便越精确，使得增加测量臂的数量变的更加有意义，同时也让测井仪的修理与维护简便且不容易使测井仪发生自锁现象。

摘要： 本发明涉及一种水激光大冰盖测厚系统，适用于直升机快速实时测量；它包括水激光器、接收处理器组和悬挂式激光/水声测量吊篮，通过分别测量空中‑冰面的高度、冰面‑冰底的厚度和冰底‑海底的水深，经综合处理后得到对大冰盖厚度的直接测量数据；其中机载水激光器为一种中红外固体激光器，波长3微米、脉宽1‑3毫秒，悬挂式激光/水声测量吊篮从直升机底部下挂垂放到被测冰面附近，吊篮底部周圈有光学和声学两种环状探测窗口，接收处理器组包括机载和吊篮载两种不同波段和体制的高灵敏探测器，分别用于接收不同层面的激光/水声回波信号，3微米激光在冰内/水下生成的声信号峰值频率低至几百赫兹，适用于对大冰盖厚度的大面积直接测量。