一、中国第二次北极科学考察海冰物理数据的解释(论文文献综述)
梁爽[1](2021)在《极地海冰密集度和厚度遥感反演方法研究》文中认为海冰不仅是冰冻圈重要的组成要素,同时也是极区气候系统的重要调节器和全球气候变化的敏感因子。诸多研究表明,海冰对大气、生态、环境、海洋以及人类活动等各个方面都具有重要影响。因此,监测极区海冰参数并获取其时空分布信息具有重要的科学价值和实际意义。海冰密集度和海冰厚度是分别表征海冰在“水平方向”和“垂直方向”变化特征的两个重要海冰参量。相比传统海冰密集度和海冰厚度测量方法,遥感覆盖范围广,可实现大范围的持续观测,是进行海冰密集度和海冰厚度时空监测的有效手段。因此,开展海冰密集度和海冰厚遥感反演方法研究对于获取和理解极区海冰时空分布特征及变化趋势具有重要意义。本论文以南北极为研究区域,针对目前被动微波遥感海冰密集度反演方法的不足以及最新发射的ICESat-2激光高度计,分别开展海冰密集度和海冰厚度遥感反演方法研究工作,并应用其进行极地区域海冰密集度及海冰范围的时空变化研究。论文的主要研究内容和结论包括以下四个方面:(1)对国际上主流的被动微波海冰密集度产品进行了全面的精度评价和一致性评估。首先利用高分辨率遥感影像(MODIS)对主流的被动微波海冰密集度算法(NT2、BT、ASI算法)生产的海冰密集度产品(SSMIS/ASI、AMSR2/BT及我国的FY3B/NT2和FY3C/NT2产品)进行了精度评价。其次,选择与被动微波海冰密集度时空分辨率相近的ERA-Interim再分析海冰密集度数据集,对不同算法的海冰密集度产品进行了长时序、全极区的一致性评估。最后,总结了各种主流的海冰密集度产品(算法)在极区的表现与误差时空分布特征,并提出相应的解决方案,为后续新发展的海冰密集度融合算法打下了基础。(2)针对不同被动微波海冰密集度算法的误差特征,提出了被动微波海冰密集度融合新方法。通过对目前国际主流的被动微波海冰密集度产品在南北极地区的一致性评估发现,现有海冰密集度产品在南北极海冰边缘区和夏季时期误差较大,其中ASI算法和BT算法整体表现最优且分别在北极与南极地区表现最好。因此选择以ASI算法与BT算法为基准算法,针对两者在南北极海冰边缘区和夏季时期具有相反的低高估偏差特征,对两者进行有效融合,消除偏差的影响,形成新的海冰密集度融合算法。利用2012-2014年中国雪龙号南北极科考的船基观测数据验证表明新算法反演的海冰密集度精度优于ASI和BT算法,在北极的均方根误差(RMSE)为9.55%,南极的RMSE为11.37%,同时新算法反演的海冰密集度能够很好的捕捉海冰密集度的动态变化趋势,在南北极的决定系数R2值均在0.8以上,可实现高精度、长时序的极区海冰密集度产品生产。(3)系统分析了近20年南北极地区海冰密集度、海冰面积和范围的时空变化。基于本论文发展的新的海冰密集度融合算法,结合AMSR-E和AMSR2多通道辐射计亮温数据,生成了2002-2020年的长时序日尺度海冰密集度产品。在此基础上从不同的时间尺度(年、季、月)分析了南北极及其子区域海冰密集度、海冰面积和范围的时空分布及变化趋势。结果表明整体上南北极地区年均海冰密集度在21世纪均表现出减少趋势。其中北极海冰减少趋势较南极更为明显,尤其以巴伦支海和卡拉海海冰减少最为显着。研究结果进一步揭示了极地区域海冰变化的特征,有助于进一步理解全球变暖大背景下,极地海冰的变化规律以及南极和北极海冰变化的异同。(4)探讨了不同参数组合方案对基于ICESat-2激光高度计的北极地区海冰厚度反演结果的影响。现有基于高度计的海冰厚度获取方法主要基于静力平衡方程,在估算过程中,不同的积雪厚度、积雪密度及海冰密度输入方案对海冰厚度反演结果的不确定性具有较大影响。论文首先分析了ICESat-2激光高度计2018-2019年及2019-2020年两个冬季获取的北极地区海冰干舷空间分布及月均海冰干舷的时间变化。然后,开展了不同积雪厚度、积雪密度和海冰密度总计18种参数组合方案对ICESat-2激光高度计海冰厚度反演结果的比较工作,分析了一年冰和多年冰区域的参数化方案反演结果的差异。最后,基于ICEBird航空观测数据对不同方案的ICESat-2轨道海冰厚度反演结果进行了对比,采取优选方案,绘制了2020年冬季北极地区ICESat-2海冰厚度空间分布,并与三种公开发布的Cryo Sat-2海冰厚度(AWI、CMOP和GSFC)进行了对比分析,结果表明ICESat-2反演的海冰厚度与AWI、CMOP和GSFC海冰厚度的平均偏差分别为-0.15 m、-0.26 m和-0.13 m。
孙天宇[2](2020)在《北极地区安全化与“环北极超级复合体”研究》文中研究说明近年来,北极地区安全化趋势日益明显,在政治、经济、军事、环境领域的安全化,深刻影响着环北极地区的北极与近北极国家,并逐渐外溢至全球。北极安全已被部分国家纳入国家安全体系,并作为国家安全战略的重要内容。伴随美国与北约回归北极,美俄全球博弈关系被投射到北极地区,“北极例外主义”(Arctic exceptionalism)受到挑战,美俄欧在北极的安全互动越发频繁,并呈现出强烈的地区化趋势。基于地区安全复合体理论,在北极地区安全化基础上,构建“环北极超级复合体”,不仅能弥补哥本哈根学派在北极地区安全研究的不足,而且为中国塑造新的北极安全认知,推进北极政策的修订与完善,更好的履行北极治理中的大国责任,维护中国的北极安全利益提供借鉴。地区安全复合体理论是哥本哈根学派地区安全研究的重要理论,主要是对行为体在安全化或去安全化进程中无法分割的相关安全议题展开探讨。地区安全复合体正是建立在由不同行为体、不同层次、不同领域安全互动所构成的“安全组群”的基础之上。与传统的地区研究不同,地区安全复合体理论将“安全”界定为所有政治之上特殊的政治,将“安全化”界定为一般政治上升为安全问题的建构过程。将“国家”界定为“领土—政治—社会”的结合体,将“安全组群”描述为由国家、地区、地区间与全球四个彼此互动的层次而形成的完整模式。提出“无政府结构”“边界”“极性”“社会性建构”四个内核结构变量,依据内核结构变量的不同,划分出无结构地区、被覆盖地区、标准地区安全复合体、中心化地区安全复合体、大国地区安全复合体与超级复合体等多种类型,并提出维持现状,内在变革,外在变革三种地区安全复合体的发展前景。“环北极超级复合体”是建立在北极地区政治、经济、军事、环境领域安全化基础之上,由北美洲、欧洲、环俄罗斯地区安全复合体及其“内环”的北极地区构成的,超地区(地区间)层次上的跨领域“安全组群”。对俄罗斯军事威胁的担忧,北极合作机制的建设与完善以及对安全与环境依赖性的认同,为“环北极超级复合体”的形成提供了地区化动力。超级大国美国与全球层次大国俄罗斯、欧盟是超级复合体内的三个“极性”国家。美欧与俄罗斯在全球的竞争关系,外溢至双方在北极地区的“社会性建构”,对超级复合体的国内与地区、超地区、全球层次的安全态势产生重要的影响。“环北极超级复合体”的建构尚处于形成阶段,从近期看,美国与北约的回归,将进一步加剧超级复合体内部美欧与俄罗斯的安全互动,进一步促进超级复合体的形成。从中期看,美国将北极升级为国家安全战略的重点地区,完成相应的北极军事部署,在超级复合体内部可能会出现美国式“单极”取代美俄欧“多极”结构,在外部与周边地区安全复合体互动能力和强度会不断提升。从远期看,随着北极安全互动逐渐频繁,现有的北极治理与合作机制将逐渐发展成地区安全机制的基础,“环北极超级复合体”也将进入相互协调的安全机制阶段。受理论局限、现实流变与实践博弈的多维影响,构建“环北极超级复合体”依然面临着不小挑战。中国是“近北极国家”,是北极事务的重要利益攸关方,北极安全事关中国“战略新疆域”的安危,北极地区安全化切实影响中国的北极资源、航道、环境、科研等利益。“环北极超级复合体”的构建,对中国的北极身份,北极安全,北极合作带来了安全化的潜在风险,也对中国的北极战略提出了更高的要求。对于北极身份,要明确“近北极国家”身份,不断丰富其政治与国际法内涵;对于北极合作,要顺应北极国家期许,务实推进“冰上丝绸之路”建设;对于北极安全,要构建新型北极伙伴关系,加快建设“蓝色伙伴关系”网络;对北极治理,要响应北极理事会改革号召,努力提升制度性话语。坚决扞卫开发北极,利用北极的合法权力,切实履行治理北极,保护北极的大国责任。
梅浩[3](2020)在《基于船基图像分析的北极夏季海冰分布的时空变化研究》文中指出在全球变暖的大背景下,北极海冰正在快速消融。一方面给全球气候系统和北半球局部天气造成了重大影响,另一方面也给我国合理开发北极资源和利用北极航道发展航运贸易带来了可能性。北极夏季海冰厚度与密集度的分布正是航道开通与极地航行船舶设计所要考虑的重要依据。虽然卫星遥感是目前获取大尺度北极海冰厚度与密集度信息的重要方式,但受一系列因素影响它仍需要现场观测数据的补充和验证。因此在我国2003—2018年第二次到第九次北极考察期间,利用船基观测方法与人工观测方法对北极夏季海冰厚度与密集度进行了现场观测。本文基于船基观测数据对北极太平洋扇区海冰时空分布进行研究,并开展与人工观测数据之间的对比验证。主要结论如下:太平洋扇区夏季冰厚主要分布在10—280cm区间。各航次存在一定差异但海冰厚度均近似呈正态分布。海冰平均厚度随年份线性减少的梯度为1.5cm·a-1。楚科奇海、波弗特海和北冰洋中央海域等各个子区域平均冰厚随年份线性减少的趋势均不显着。2°为间隔的不同纬度区间沿航线海冰厚度也近似呈正态分布。平均冰厚随纬度线性增加的梯度为1.3cm·deg-1。子海域中北冰洋中央海域平均冰厚随纬度增加的趋势最显着。人工观测冰厚与船基观测冰厚差异不大。各航次边缘冰区与密集冰区的海冰密集度分别主要分布在0—10%和90%—100%区间。密集冰区的海冰平均密集度随年份线性减小的梯度为1.49%·a-1,边缘冰区的海冰平均密集度随年份先增加后减小。子海域中北冰洋中央海域的海冰密集度总体较高。海冰平均密集度随纬度线性增加的梯度为4.58%·deg-1。波弗特海的海冰平均密集度随纬度的增加梯度高于北冰洋中央海域。人工观测海冰密集度与船基观测密集度相关性较高,总体上略高于船基观测密集度。
景严[4](2020)在《冰层物理参数特性及其剖面声学反演方法研究》文中提出北极地区常年被冰层所覆盖,极地冰层对全球气候具有重要影响,精确掌握极地冰层的物理参数,尤其是温度、盐度、密度及其剖面变化,是全面了解极地冰层动态变化的重要参数。此外,在北极新航道航行时,极地海冰是舰船适航性需要考虑的主要环境因素,海冰对船体的荷载响应与冰层厚度和力学性质参数有关,而其力学性质又是冰层温度、盐度、密度这3个物理参数的函数。由此可见,无论对于预测北极海冰对全球气候的影响还是保障极区海域舰船航行安全,大量获取并充分认知极地冰层的温度、盐度、密度及其剖面变化具有重要的现实意义。对于冰层温度、盐度、密度的获取方法,通常采用传统的原位钻孔取样法进行测量,该方法弊端在于费时费力、效率低下等,并且无法现场快速获取大范围区域内冰层的物理参数信息,对在北极地区开展高效准确的科学考察造成了极大的困难。因此,迫切需要一种更为安全、快捷、大范围的冰层物理参数获取方法。针对此问题,本文对北极冰层温度、盐度、密度特性进行了分析,建立了声速关于冰层温度、盐度、密度的函数模型,提出了一种冰层物理参数剖面声学反演方法,并采用参量阵测冰技术更优的实现对大范围区域冰层物理参数的获取。围绕研究目的,本文首先根据第3、4、5、6、7、9次北极科学考察中的实测数据研究了天然冰层温度、盐度、密度这3个物理参数的特性,分析其剖面变化规律,并拟合了冰中密度关于其温度、盐度的二元函数。然后以冰中孔隙率作为中间量,从冰中声速与温度、密度、盐度的函数关系入手,建立冰中声速模型。在此基础上,采用基于模拟退火的改进粒子群(SA-PSO)算法作为反演方法中的优化算法,提出了一种基于冰中声速模型的冰层物理参数剖面反演方法。为了提高测冰能力,研究了基于声学参量阵的冰中平均声速测量方法。充分利用了参量阵低频、小尺寸、窄指向性且无旁瓣的优点,即差频低频声波可以穿透更厚的冰层,小尺寸换能器能够减小对搭载平台(如AUV等)尺寸限制的要求,窄指向性能够提高测量精度,无旁瓣波束可以消除虚假回波的困扰。由于参量阵是大振幅波在水中的复杂非线性自解调过程,因此参量阵发射信号调制技术是参量阵冰层测量中的关键技术,本文以参量阵“Berktay远场解”理论为依据,研究了双积分开平方调制算法和递推滤波参量调制算法。最后进行了水池实验和外场试验,从而验证冰层物理参数剖面声学反演方法的可行性及有效性。本文研究成果为快捷、大范围获取北极冰层物理参数信息提供有效手段,对极地航行及资源开发提供潜在的新技术支撑,为国家的“极地战略”贡献技术力量。
顾鑫[5](2020)在《冰下混响强度建模及粗糙度参数反演研究》文中进行了进一步梳理北冰洋地区被范围广大的冰层所覆盖,由于北极的声速为正梯度分布,在声传播过程中,声线将不断地向上弯折,粗糙冰层会对声波产生强烈的散射作用,导致强烈的冰下混响。当主动声纳工作在极地冰下时,冰下混响是典型的干扰,强烈的冰下混响干扰严重地限制了主动声纳的探测性能,因此为了预报及评估主动声纳在冰下工作时的探测性能,非常有必要建立合适的冰下混响强度模型,从而有效地预报冰下混响强度;此外,极地冰下起伏粗糙度信息对充分认知极地冰层的特性、预测全球气候的变化具有重要意义。通常采用走航式和原位式测量冰下起伏粗糙度。但是这两种方式都存在不足,走航式受到船舶冰区航行能力的限制,原位式不但费时费力,而且无法快速获取大范围区域内的极地冰下起伏粗糙度信息,对在北极地区开展高效准确的科学考察造成了极大的困难。采用声学方法获取冰下起伏粗糙度信息具有测量方法简单、不受航线限制并且测量范围大、效率高等优势,因此如何采用合适的声学方法获取冰下起伏粗糙度信息成为当前亟需解决的问题。针对以上研究目的,本文分析了北极冰下起伏粗糙度谱,结合粗糙冰层声散射和冰下声传播模型,建立了北极冰下混响强度模型,从而实现了冰下混响强度的预报以及分析;在冰下混响强度模型的基础上,结合反演理论和优化算法,构建了基于冰下混响强度的冰下起伏粗糙度参数反演方法,为快捷、有效和大范围地获取北极冰下物理信息提供了有力的手段。针对冰下混响强度建模的问题,本文首先通过分析历年冰下起伏的实测数据,发现了其粗糙度遵循Von Karman谱,从而建立了不同频率、组态的粗糙冰层声散射模型。其次,针对不同的频段,结合射线理论和简正波理论,建立了冰下混响强度模型;此外,推导了水平分置声纳冰下混响强度的解析表达式,满足了快速计算的要求。再次,给出了3种冰下混响强度模型的计算算例,重点分析了冰层物理参数对冰下混响强度的影响。最后,利用第九次北极科考实测混响数据对本文冰下混响强度模型进行了验证,理论计算与试验数据的衰减趋势基本吻合,均方根误差小于3d B。针对利用混响强度反演粗糙度参数的问题,在冰下混响强度模型的基础上,结合神经网络、支持向量机、粒子群算法构建了3种反演方法,对冰下起伏粗糙度参数进行了反演研究。文中首先给出了反演方法的思路以及关键参数的取值策略。然后重点分析了存在观测误差时,冰下起伏粗糙度参数反演方法的反演性能,结果表明,3种冰下起伏粗糙度参数的反演方法均可行,观测误差较小时,神经网络和支持向量机方法反演粗糙度参数的正确率较高;观测误差较大时,粒子群方法反演的更为准确,可靠性更高。最后利用第九次北极科考实测混响数据对冰下起伏粗糙度参数反演方法进行了验证,结果显示,反演的粗糙度参数非常接近北极实测值,相对误差分别在4%和8%以内。本文的冰下混响模型研究结果,可为冰下主动声纳设计及性能预报提供理论基础;而基于该模型的冰下起伏粗糙度参数声学反演方法,可以为极地科考中快捷、准确地获取大范围冰层物理信息提供新的技术支撑。
陈晓东[6](2019)在《海冰与海水间热力作用过程及海冰单轴压缩强度特性的试验研究》文中研究表明海冰的力学性质与破坏机理是冰区海洋结构与船舶等工业装备的主要设计依据。在风、浪、流等海洋环境驱动下,海冰受拉伸、挤压或剪切作用而发生断裂、破碎并可形成冰脊。此时,海冰厚度可在短期内成倍增长,但其力学性质却又与平整冰有很大差异。对于通过再冻结所形成的重叠冰或冰脊固结层等类型海冰,其强度不仅由平整冰的力学性质所决定,同时也与热力学影响下的冻结层冰晶结构密切相关。综合考虑热力学冻结过程与材料破坏机理是衡量冰载荷特性以及工程应用的有效途径。为此,本文以平整冰、冰脊和重叠冰为研究对象,分别对其冰-水间的热力作用过程及力学性质开展系统的研究。在海冰热力过程研究中,通过浸没试验分析海冰与海水间的瞬态热交换过程,以分析该过程中冰温与冰厚的变化特点,得到了新生冰在细观尺度下的冰晶结构特点及影响因素;在海冰力学性质的研究中,通过现场实测分别对平整冰与重叠冰进行单轴压缩试验,确定了两种类型海冰的强度特征与破坏模式,并结合冻结层的结构特点分析了两种海冰单轴压缩强度的差异性。本文研究内容主要包括以下几个方面:通过浸没试验和有限差分数值模拟研究了冰在瞬态热力作用过程中的冰温变化特点及相变特性。在瞬态热力作用过程中,冰水界面处的温差引起冰水间较强的热交换。根据瞬态热传导过程中冰温与冰厚的变化特征,在模型试验与数值模拟基础上进行的量纲分析表明,无量纲冰温仅随傅立叶数变化,而无量纲冰厚增长则由斯蒂芬数、影响热对流的初始冰温与初始冰厚共同决定。通过量纲分析得到了冰温与冰厚变化的无量纲关系式,并可通过该关系式对不同初始条件下的冰温变化与最终冰厚增长量进行预测。由于盐分使盐水冰的比热与盐水的相变热等热力学性质成为受温度与盐度影响的动态参数,并由此改变了瞬态热力作用过程中的冰温与冰厚变化特性。在盐水冰瞬态热传递过程中,冰厚变化率与盐度呈正相关的对应关系;冰温升高速率随着盐度增加而逐渐减弱。在相同的热传递条件下,新生冰厚度随水的盐度增加而明显增厚。通过对新生冰细观冰晶结构的测量发现,冰的生长过程本质上为水的结晶过程与排盐过程之间的相互竞争。当相变速率较慢且水的盐度较低时,冰在生长过程中能够有效排出水中的盐分,所形成的冰晶尺寸较大且冰水界面较为平滑;当相变速率较快且水的盐度较高时,生长过程中卤水通道的密度增加且冰水界面处的高盐度“过冷层”显着地抑制了冰的生长,此时产生的冰晶直径较小,且冰水界面处容易产生凹凸不平的“针状”结构。试验结果还进一步表明,冰晶直径与初始冰温-结冰点之间的温差、盐水的盐度呈反比,与冰的盐度呈正比。由此可知,冰水界面处的几何形态及冰晶结构与冰的生长速率、盐水的盐度密切相关。通过现场试验研究了平整冰在单轴压缩作用下的韧-脆转化及各向异性特点。在不同加载速率与加载方向下测量了海冰的应力、应变与宏观破坏模式。在低应变速率下,海冰的变形过程主要由冰晶之间的位错滑移作用产生并受到卤水的润滑作用,在宏观上由蠕变过程主导并最终产生韧性破坏;在高应变速率下,裂纹尖端的应力集中无法通过蠕变作用缓解而在宏观上表现出脆性破坏特征;当应变速率满足试样由蠕变向裂纹生长的临界条件时,海冰发生韧-脆转化。由于海冰内部晶体的柱状结构特点,外载荷与冰晶之间的相对方向对海冰的破坏模式及强度产生显着的影响。海冰在竖直方向的压缩强度要明显高于水平方向的压缩强度。本文试验表明海冰在竖直方向的压缩强度是水平方向的三倍左右,而发生韧-脆转化的临界应变速率降低约一个量级。在渤海自然环境下,本文制作生成重叠冰并保留海冰表面的几何特征,对重叠冰进行了不同加载速率下的单轴压缩试验。该重叠冰主要由上层平整冰、水下平整冰、两层之间的冻结层三部分组成。在低应变速率下,重叠冰内部主要发生韧性破坏。由于冻结层对蠕变过程中的晶间滑移位错过程的影响较小,因此重叠冰与平整冰的强度较为接近。在高应变速率下,重叠冰主要发生脆性破坏。此时裂纹有较大几率在冻结层的粒状晶体间穿过,其不同于平整冰的柱状冰晶破坏,因此重叠冰在高加载速率下的强度明显低于平整冰。重叠冰发生韧-脆转化的应变速率要低于平整冰。最后,对本文的主要研究工作进行了总结,并对海冰物理力学性质试验中的主要问题进行了讨论和展望。
刘清全[7](2019)在《基于改进积雪深度模型的北极海冰厚度反演及应用》文中提出在全球气候与环境快速变化的背景下,北极海冰的变化对北极局地及全球的大气、海洋、生态系统有显着的影响。准确获取北极海冰变化信息,是研究极区生态环境、地球气候系统和极端天气事件等一系列重大问题的关键。伴随着北极海冰的持续剧烈变化,加强对北极海冰变化的深入研究变得尤为紧迫。覆盖在海冰表面积雪的热传导率小于海冰一个数量级,使其具有显着的隔热效果,因此,相对海冰较薄的冰表积雪层,能有效阻碍海冰和外界大气的热量交换,对海冰表面与大气间的热通量产生很大影响。此外,海冰表面的积雪深度也是影响海冰厚度卫星测高反演精度的关键参数,积雪深度的估算精度直接影响海冰厚度和体积的估算精度。同时,高精度的海冰厚度卫星测高反演结果,将有利于获得更为准确的海冰厚度变化信息,可为极地相关领域研究提供基础资料与参考,为北极航道开发利用和我国“冰上丝绸之路”的建设提供重要服务与支撑。目前,已有的北极海冰表面积雪深度模型是基于早期观测数据构建的,随着北极海冰的快速变化,多年海冰逐渐向一年海冰转变,现有模型估算的积雪深度的偏差越发显着,不能反映当今北极海冰表面积雪深度情况。同时,当今北极海冰厚度卫星反演时,依然使用年代较久的积雪深度模型反演结果作为积雪深度输入参数,会对海冰厚度估算结果的不确定性产生重要影响,难以为相关领域研究提供高精度的海冰厚度信息。围绕上述问题,本文开展了以下几个方面的研究:(1)多代被动微波亮温数据间的交叉定标研究通过对比Meier和Cavalieri(MC)以及Dai(DA)交叉定标方法,探讨被动微波遥感数据F13-SSM/I与F17-SSMIS的最优定标模型;研究以F13-SSM/I为基准,将F17-SSMIS数据向F13-SSM/I方向定标,与以F17-SSMIS为基准,将F13-SSM/I数据向F17-SSMIS方向定标结果的差异,分析被动微波遥感数据间的定标方向,综合获得长时序统一的亮温数据。(2)基于多源观测数据的海冰表面积雪深度模型重构研究通过建立被动微波亮温数据与机载积雪深度数据(OIB)的回归模型,尝试构建一年冰表面积雪深度反演模型(LPJF),并将该模型与现有Markus积雪深度模型反演结果进行比较,以获得更为准确的一年海冰表面积雪深度信息。再利用物质平衡浮标观测的积雪深度数据(IMB),尝试构建多年冰表面积雪深度模型(LPJM),并与现有W99积雪深度模型估算的结果进行比较,获得更为准确的多年冰积雪深度信息。(3)不同积雪深度输入的海冰厚度反演结果的比较与评估以IMB浮标观测的海冰厚度数据作为验证数据,将LPJF+LPJM积雪深度作为输入参数反演的ICESat和CryoSat-2海冰厚度,与0.5W99+W99和Markus+W99积雪深度作为输入参数反演ICESat和CryoSat-2海冰厚度进行比较评估,同时与NASA-JPL发布的海冰厚度产品以及ESA-AWI发布的海冰厚度产品进行对比分析,获得北极高精度的海冰厚度信息。(4)融入海冰厚度信息的北极航线规划研究与系统开发研究在当前仅考虑海冰密集度信息进行北极船舶航线规划的基础上,通过融入海冰厚度信息,开展考虑多源冰情参数进行北极航道航线规划的方法。同时设计开发一套基于UWP平台、.NET框架以及GIS二次开发平台的北极航道航线规划系统,实现北极航道航线自动规划与适航可视化功能。主要研究结论可概括为:(1)被动微波亮温数据间的交叉定标方面通过比较DA和MC方法的数据交叉定标结果,发现使用MC方法对被动微波19H、19V、22V、37H和37V五个通道亮温数据的校正效果要优于DA方法,对降低多代被动微波亮温数据间的差异效果显着;此外,以F13-SSM/I为基准,将F17-SSMIS数据向F13-SSM/I方向定标结果优于以F17-SSMIS为基准,更有利于实现多代被动微波亮温度数据的延长与统一。(2)北极海冰表面积雪深度模型重构方面采用GRHice(37H,19H)是构建一年冰表面积雪深度模型(LPJF)的最优指标;利用IMB浮标观测数据构建的多年冰表面积雪深度模型(LPJM)优于W99模型估算积雪深度的精度。通过本文重构的北极海冰表面积雪深度模型(LPJF+LPJM)进行海冰表面积雪深度反演,显着提高了北极积雪深度的估算精度。(3)不同积雪深度输入估算海冰厚度的结果比较方面基于LPJF+LPJM积雪深度反演的ICESat和CryoSat-2海冰厚度分别与基于0.5W99+W99以及Markus+W99积雪深度反演的海冰厚度进行比较,发现采用LPJF+LPJM雪深估算的海冰厚度具有较高的精度,同时优于现有NASA-JPL和ESA-AWI发布的海冰厚度产品。(4)北极航道适航最优路径与航线规划系统方面在仅考虑海冰密集度单要素冰情的情况下,规划的航线穿过了海冰密集度值较低的海冰区,而综合考虑海冰密集度和海冰厚度信息求解的航线则穿过了海冰密集度值略高但海冰厚度较薄的冰区,使得规划的航线航程更短。开发实现了具有冰情信息智能获取、航线动态规划、多维冰情信息可视化等功能的北极航道航线规划系统。
王庆凯[8](2019)在《北极航道融冰期海冰物理和力学工程参数研究》文中研究表明随着全球气候变暖,北冰洋海冰在夏季加速消融,北极通航有望实现。北极航行的相关工程问题愈发引起人们的关注,极地船舶冰阻力的合理设计正是关键问题之一。海冰在融冰期由于融化而表现出不同的物理和力学性质,获取准确的融冰期北冰洋海冰物理和力学工程参数已经成为极地船舶冰阻力设计的掣肘。本文基于中国北极科学考察期间开展的海冰厚度和密集度观测、海冰物理参数观测、海冰单轴压缩强度试验以及渤海海冰动摩擦系数相似试验,对北极夏季航行船舶冰阻力计算所需的融冰期北冰洋海冰物理和力学参数进行深入研究。融冰期北冰洋海冰厚度和密集度均随纬度的增加而增加,并且楚科奇海、波弗特海和北冰洋中央海域海冰厚度分布近似服从正态分布。利用走航观测的海冰密集度对融冰期被动微波遥感海冰密集度进行比较,发现融池影响后者的精度,随着融池增多,被动微波遥感海冰密集度发生低估。2008~2016年融冰期北冰洋冰层温度为-2.7~-0.3℃,盐度为0.4‰~3.0‰,密度为601.6~903.2 kg/m3,卤水体积分数为 21.7‰~259.3‰空气体积分数为 34.4‰~380.3‰。以上各参数在楚科奇海、波弗特海和北冰洋中央海域均未表现出显着的空间差异,而冰层温度和卤水体积分数在2008~2016年呈增加趋势。此外,晶体结构观测结果表明北冰洋海冰的生长模式以热力学生长为主。融冰期北冰洋海冰垂直冰面方向单轴压缩强度随应变速率的增加先增大后减小,随孔隙率的增加而减小;以应变速率和孔隙率为参数可以建立融冰期北冰洋海冰单轴压缩强度的参数化方程。将实测的各冰站冰层孔隙率剖面代入该方程可以得到相应冰层垂直冰面方向的单轴压缩强度,2010~2016年融冰期北冰洋冰层垂直冰面方向单轴压缩强度极大值为2.07~3.83 MPa。以极地船舶冰区航行时相对冰层表面的运动方向和相应的速度大小为试验条件开展海冰动摩擦系数的原位相似试验。结果发现海冰动摩擦系数与运动方向无关,但随速度的增加而增加。此外,气温和正压力也对海冰动摩擦系数产生影响。用试验数据对冰摩擦理论模型进行验证,发现速度-状态本构模型能够较好地评估海冰动摩擦系数。本文研究海域包括北极航道途经的楚科奇海、波弗特海和北冰洋中央海域。为北极夏季航行设计船舶冰阻力提供科学依据,本文最后给出了融冰期以上海域船舶冰阻力计算所需的海冰物理和力学参数建议值。
褚章正[9](2018)在《北极环境治理及其中国参与研究 ——基于公共价值管理理论的探讨》文中进行了进一步梳理全球气候变暖使北极地区的冰雪覆盖逐渐减少,北极资源的可开发性和可利用性不断提升,人类在北极区域内的活动频率逐渐增加,北极环境正在发生重大变化。北极生态系统是全球生态系统的重要组成部分,北极环境变化不仅在北极区域内造成了重大影响,而且引发了全球性公共危机,北极环境问题正在逐渐引起全球各国的关注。北极环境问题具有全球公共问题的属性,北极环境治理属于全球性公共事务,为促进北极环境的有效治理,全球具有参与意愿和参与能力的国家和组织都应参与到北极环境治理的工作当中。北极地区的环境独特,生物链结构相对简单,北极生态系统处于一种脆弱的平衡状态当中,这使得北极生态系统的自我调节能力和抗干扰能力较弱,一旦北极地区的生态环境遭到破坏就可能面临无法挽回的处境,对北极环境的有效维护和治理迫在眉睫。为了保护和改善北极环境,有关国家和组织已经采取了一系列的治理措施,但目前北极环境治理的效果并不理想,北极环境治理工作面临着现有制度松散、缺乏综合有效的管理体系和地缘政治环境紧张等困境因素,这些困境因素导致了北极环境治理工作缺乏有效性。北极环境治理工作主要通过北极环境事务的管理主体所提供的公共产品来完成,而公共产品缺乏有效性代表着公共价值的失灵,解决北极环境治理公共价值失灵的问题需要对公共价值进行重构,也就是需要重新寻找与创造北极环境治理的公共价值。公共价值管理理论主张通过创造公共价值来解决公共问题,对北极环境进行公共价值管理是解决北极环境治理公共价值失灵问题的有效途径。公共价值管理理论于二十世纪90年代开始逐渐兴起,通过公共价值管理理论,穆尔为公共部门的管理者构建了公共价值的概念框架,并阐明了公共事务管理工作的核心是创造公共价值。公共价值管理不仅注重公共事务管理的结果,而且注重公共事务管理的过程。公共价值的生成是人们公共理性觉醒的重要表现,其需要借助公共产品来实现,因而,公共价值的生成以公共产品为客观基础,以公共理性为主观基础,而公共领域是公共事务利益相关主体进行价值交流与互动的社会条件。公共事务的管理机构要创造公共价值,首先要对公共价值进行定义,定义公共价值的过程就是不断寻求具有公共理性的公众偏好的过程,在公共价值管理的过程当中,公共机构必须不断对公众偏好进行探寻和回应,同时要不断对公众偏好进行理性引导。公共价值管理强调建立一个多中心合作的网络化治理机制,对公共价值的定义与创造都需要在这个合作机制中完成。与以往的公共管理理论相比,公共价值管理理论更强调一种动态的公共性,即一种建立在多中心的网络化治理结构基础之上的公共性,这使得公共价值管理理论对研究缺乏强制性权力的国际公共事务管理具有适用性,因而,我们可以运用公共价值管理理论对北极环境事务管理问题进行分析。对北极环境进行公共价值管理的核心是创造北极环境治理的公共价值,而创造北极环境治理的公共价值需要以正义、公平、开放、效率、可持续和生态理念为基本原则,其也是评价创造北极环境治理公共价值绩效的主要标准。创造北极环境治理的公共价值,首先要对北极环境治理的公共价值进行定义,即获取北极环境事务利益相关主体的价值偏好信息并对其进行整合。目前,北极环境治理中的价值传递方式比较单一,而在对北极环境进行公共价值管理的过程当中,价值的传递不是一个单一的、单向的过程,而是一个多元的、循环的过程。对北极环境治理的公共价值进行创造要始终在一个多中心的网络化合作机制中进行,在这个合作机制中北极环境事务的管理主体与其他参与主体共同对公共价值进行定义,通过这个合作机制,北极环境事务的管理主体为自身的管理行为获得授权,并对其所提供的公共产品进行解释和宣传,最终使公共价值的创造得以完成。北极环境变化对中国造成了多元化的影响,中国的生态安全、经济安全、能源安全都因北极环境变化而面临重大威胁,中国是北极环境问题的重要利益相关主体。虽然原则上北极环境问题的利益相关主体都应是北极环境治理公共价值创造的合作伙伴,但是只有具有一定贡献能力的主体才能在北极环境治理的公共价值创造中发挥作用。目前,中国在公共资源供给、科学考察与研究、生态文化与文明建设等方面都可以对北极环境治理作出重要贡献,因而对北极环境治理的公共价值创造需要中国的参与。目前中国高度关注北极环境问题,并积极参与北极环境事务,公共价值管理理论为中国参与北极环境治理提供了重要的理论依据,参与北极环境公共价值管理是中国在北极环境治理中发挥有效作用的重要渠道。
于淼[10](2018)在《利用RadarSat-2 SAR影像反演北极夏季海冰厚度的研究》文中研究表明随着全球气候变化问题的日益突出,北极地区的环境以更快的速度恶化,使得北极夏季海冰开始迅速融化减少,减少速度一度超过各种模型的预测结果,完全无冰的夏季北极很可能提前到来。为了更好的解释海冰对北极环境的作用,需要对海冰的性质有着更加深入的理解。海冰的各种性质中,海冰厚度是海冰质量的宏观体现,对环境的变化非常敏感,是最受到重视的海冰参数之一,但也是获取难度最大的参数。如何以遥感的方式连续获得大尺度的海冰厚度成为一个广泛讨论的话题,本文即以海冰厚度的遥感获取为主要目的开展研究。现阶段应用于海冰厚度反演的卫星遥感方法主要有四种:光学遥感、被动微波遥感、SAR遥感(主动微波)、测高卫星遥感。本文对以上四种主流方法进行了分析和比较,详细介绍了每种方法的常用数据源和数据形式、基本的数据预处理方式以及海冰厚度反演的常用理论。对比了以上各种方法的优越性和局限性,最终得到结论SAR遥感最适合极地海冰厚度反演。本文提出了一个利用SAR图像纹理来反演海冰厚度的方法,使用的数据为七景RadarSat-2卫星的SAR图像和中国第六次北极科学考察中船侧录像观测获得的海冰厚度数据。根据海冰的实际情况选择了灰度共生矩阵(GLCM)来计算纹理,首先需要确定最合适厚度反演的纹理计算参数,本文对各个参数进行独立分析,结果表明在灰度量化级别为64时,选用9×9的窗口,位移为1来计算各方向的平均纹理值可以得到最好的结果。使用以上参数计算的纹理对海冰厚度进行反演验证,首先进行单个纹理反演验证,同质性、能量、熵、相关性等纹理获得了较好的反演结果,其中相关性的平均相对误差为13.9%,而以往研究中最常使用的依靠后向散射系数反演的误差为20.5%,证明了纹理反演海冰厚度的优势。由于单个纹理可能无法完全描述海冰的变化,又进行了双纹理组合反演海冰厚度试验,其中能量、相关性反演取得了最好的结果,平均相对误差为11.88%,相比于单纹理反演有所提高。进一步的三纹理反演以及后向散射系数和纹理共同反演的结果在误差上没有明显的进步。
二、中国第二次北极科学考察海冰物理数据的解释(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、中国第二次北极科学考察海冰物理数据的解释(论文提纲范文)
(1)极地海冰密集度和厚度遥感反演方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 被动微波海冰密集度研究现状 |
1.2.2 基于高度计的海冰厚度研究现状 |
1.2.3 极区海冰密集度时空变化研究现状 |
1.3 研究内容与技术路线 |
1.4 论文结构 |
第2章 海冰密集度和厚度遥感反演的理论基础与方法 |
2.1 微波辐射传输模型 |
2.2 海冰的微波辐射特性 |
2.3 被动微波海冰密集度反演方法 |
2.3.1 低频算法 |
2.3.2 高频算法 |
2.3.3 系点亮温 |
2.3.4 天气滤波 |
2.4 被动微波辐射计及海冰密集度产品 |
2.5 基于高度计的海冰厚度估算方法 |
2.5.1 卫星高度计工作原理 |
2.5.2 基于静力平衡方程的海冰厚度估算方法 |
2.6 ICESat系列星载激光高度计及ICESat-2 海冰干舷产品 |
2.7 本章小结 |
第3章 被动微波海冰密集度产品对比及评价 |
3.1 待评估被动微波海冰密集度产品及辅助数据 |
3.2 评估方法及误差指标 |
3.3 基于高分辨率影像的海冰密集度产品精度评估 |
3.4 被动微波海冰密集度产品一致性对比 |
3.4.1 日均海冰密集度对比 |
3.4.2 月均海冰密集度对比 |
3.4.3 年均海冰密集度对比 |
3.4.4 海冰范围和面积对比 |
3.5 算法偏差来源分析与讨论 |
3.6 本章小结 |
第4章 基于融合算法的海冰密集度反演 |
4.1 算法融合方案 |
4.2 系点亮温和天气滤波处理 |
4.3 基于融合算法的海冰密集度反演及精度验证 |
4.4 本章小结 |
第5章 被动微波海冰密集度产品的应用分析 |
5.1 研究区及数据情况介绍 |
5.2 北极地区海冰密集度时空分析 |
5.2.1 海冰密集度年均空间分布格局 |
5.2.2 海冰密集度季均空间分布格局 |
5.2.3 海冰密集度月均空间分布格局 |
5.2.4 海冰密集度年际变化趋势分析 |
5.3 南极地区海冰密集度时空分析 |
5.3.1 海冰密集度年均空间分布格局 |
5.3.2 海冰密集度季均空间分布格局 |
5.3.3 海冰密集度月均空间分布格局 |
5.3.4 海冰密集度年际变化趋势分析 |
5.4 极区海冰面积和范围变化分析 |
5.4.1 北极海冰面积和范围变化分析 |
5.4.2 南极海冰面积和范围变化分析 |
5.5 本章小结 |
第6章 基于ICESat-2 激光高度计的海冰厚度反演研究 |
6.1 海冰厚度反演参数方案和数据介绍 |
6.2 ICESat-2 海冰干舷的时空变化分析 |
6.3 基于不同参数方案的海冰厚度反演 |
6.4 海冰厚度精度评价及敏感性分析 |
6.5 ICESat-2与CryoSat-2 海冰厚度对比 |
6.6 本章小结 |
第7章 总结与展望 |
7.1 论文的主要研究工作与结论 |
7.2 主要创新点 |
7.3 存在问题与展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(2)北极地区安全化与“环北极超级复合体”研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
abstract |
绪论 |
一、选题缘起与意义 |
(一)选题缘起 |
(二)研究意义 |
二、国内外文献综述 |
(一)国内文献综述 |
(二)国外文献综述 |
(三)既有文献评述 |
三、研究框架与方法 |
(一)研究框架 |
(二)研究方法 |
四、主要创新与不足 |
(一)主要创新 |
(二)不足之处 |
第一章 核心概念辨识与理论基础阐释 |
一、核心概念的辨识与界定 |
(一)“安全”和“安全化”概念的辨识与界定 |
(二)“国家”概念的辨识与界定 |
(三)“安全组群”概念的辨识与界定 |
二、地区安全复合体理论框架的阐释 |
(一)理论内涵阐释 |
(二)内核结构变量 |
(三)类型划分及标准 |
(四)演进与变革前景 |
第二章 北极地区关键领域的安全化态势 |
一、政治领域的安全化态势 |
(一)政治安全议程 |
(二)政治安全的指涉对象与安全行为体 |
(三)政治安全的威胁与脆弱性逻辑 |
二、经济领域的安全化态势 |
(一)经济安全议程 |
(二)经济安全的指涉对象与安全行为体 |
(三)经济安全的威胁与脆弱性逻辑 |
三、军事领域的安全化态势 |
(一)军事安全议程 |
(二)军事安全的指涉对象与安全行为体 |
(三)军事安全的威胁与脆弱性逻辑 |
四、环境领域的安全化态势 |
(一)环境安全议程 |
(二)环境安全的指涉对象与安全行为体 |
(三)环境安全的威胁与脆弱性逻辑 |
第三章 环北极超级复合体的内涵、动力及安全态势 |
一、环北极超级复合体的内涵 |
(一)环北极超级复合体的提出与内涵 |
(二)环北极超级复合体边界的构想 |
(三)环北极超级复合体的极性分析 |
二、环北极超级复合体的地区化动力 |
(一)对俄罗斯军事威胁的担忧 |
(二)北极合作机制建设及完善 |
(三)安全与环境依赖性的认同 |
三、环北极超级复合体安全态势的多层次研判 |
(一)国内与地区层次 |
(二)超地区层次 |
(三)全球层次 |
第四章 环北极超级复合体的发展前景和挑战 |
一、环北极超级复合体的前景分析 |
(一)近期前景 |
(二)中期前景 |
(三)远期前景 |
二、构建环北极超级复合体面临的挑战 |
(一)理论层面:“地区安全复合体”理论的局限性 |
(二)现实层面:英国“脱欧”与欧盟“极性”的再确认 |
(三)实践层面:北极国家与非北极国家的复杂博弈关系 |
第五章 构建环北极超级复合体的中国战略抉择 |
一、中国在北极地区的战略利益分析 |
(一)开发并利用北极航道的通道利益 |
(二)依法且合理开发北极的资源利益 |
(三)保护北极生态与气候的环境利益 |
(四)不断探索与认知北极的科研利益 |
(五)北极治理与国际参与的责任利益 |
二、构建环北极超级复合体对中国的潜在风险 |
(一)对中国北极身份的“安全化”塑造 |
(二)对中国北极安全利益的可能性威胁 |
(三)对中国参与北极合作的现实性挑战 |
三、中国的北极战略定位与政策路径抉择 |
(一)明确“近北极国家”身份的战略定位 |
(二)务实推进中俄“冰上丝绸之路”建设 |
(三)长效推动建设新型北极伙伴关系网络 |
(四)进一步提升北极事务中的制度性话语 |
结语 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的科研成果 |
致谢 |
(3)基于船基图像分析的北极夏季海冰分布的时空变化研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外相关工作研究进展 |
1.2.1 海冰厚度的观测技术和研究进展 |
1.2.2 海冰密集度的观测技术和研究进展 |
1.2.3 北极夏季冰情研究进展 |
1.3 本文主要研究内容 |
2 航次介绍与海冰观测方法 |
2.1 航次介绍 |
2.2 基于图像的海冰船基观测 |
2.2.1 海冰厚度的船基观测 |
2.2.2 海冰密集度的船基观测 |
2.3 海冰的人工观测 |
2.4 本章小结 |
3 夏季海冰厚度的时空分布 |
3.1 海冰厚度数据的分布 |
3.2 海冰厚度的时间分布 |
3.2.1 太平洋扇区海冰厚度的时间分布 |
3.2.2 子海域海冰厚度的时间分布 |
3.3 海冰厚度的空间分布 |
3.3.1 太平洋扇区海冰厚度的空间分布 |
3.3.2 子海域海冰厚度的空间分布 |
3.4 人工观测海冰厚度数据的验证 |
3.5 本章小结 |
4 夏季海冰密集度的时空分布 |
4.1 海冰密集度数据的分布 |
4.2 海冰密集度的时间分布 |
4.2.1 太平洋扇区海冰密集度的时间分布 |
4.2.2 子海域海冰密集度的时间分布 |
4.3 海冰密集度的空间分布 |
4.3.1 太平洋扇区海冰密集度的空间分布 |
4.3.2 子海域海冰密集度的空间分布 |
4.4 人工观测海冰密集度数据的验证 |
4.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
(4)冰层物理参数特性及其剖面声学反演方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 北极水声学及海冰物理参数特性研究现状 |
1.2.2 声学参量阵的研究现状 |
1.3 主要研究内容 |
第2章 冰介质的物理参数特性及其剖面分析 |
2.1 天然冰的分层结构特性 |
2.2 冰层物理参数的原位测量 |
2.3 冰层物理参数特性及其剖面分析 |
2.3.1 冰中温度 |
2.3.2 冰中盐度 |
2.3.3 冰中密度 |
2.4 本章小结 |
第3章 冰层物理参数剖面声学反演方法 |
3.1 冰中声速模型 |
3.1.1 冰中孔隙率及其经验公式 |
3.1.2 基于孔隙率经验公式的冰中声速模型 |
3.1.3 基于北极科考实验数据的冰中声速模型验证 |
3.2 基于模拟退火的改进粒子群(SA-PSO)优化算法 |
3.2.1 粒子群(PSO)优化算法 |
3.2.2 模拟退火(SA)算法 |
3.2.3 基于模拟退火的改进粒子群(SA-PSO)优化算法 |
3.3 基于冰中声速模型的冰层物理参数剖面反演方法 |
3.4 本章小结 |
第4章 基于声学参量阵的冰中平均声速测量方法 |
4.1 冰中平均声速测量原理及方法 |
4.2 声学参量阵及其发射信号调制算法的理论基础 |
4.3 声学参量阵发射信号调制算法及仿真 |
4.3.1 双积分开平方调制算法及仿真 |
4.3.2 递推滤波参量调制算法及仿真 |
4.4 本章小结 |
第5章 实验研究 |
5.1 参量阵发射信号调制算法实验 |
5.1.1 实验概述 |
5.1.2 实验结果及分析 |
5.2 冰层物理参数剖面声学反演实验 |
5.2.1 冰层温度剖面声学反演实验 |
5.2.2 冰层盐度剖面声学反演实验 |
5.2.3 松花江冰上外场试验 |
5.2.4 实验结果及分析 |
5.3 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
致谢 |
(5)冰下混响强度建模及粗糙度参数反演研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 北极冰声散射和混响强度研究 |
1.2.2 北极冰下起伏粗糙度研究 |
1.2.3 国内北极冰声散射及冰下起伏粗糙度的研究 |
1.3 主要研究内容 |
第2章 北极粗糙冰层的声散射模型 |
2.1 冰下起伏粗糙度谱 |
2.1.1 粗糙度谱的定义 |
2.1.2 冰下起伏粗糙度谱 |
2.1.3 冰下粗糙起伏的模拟 |
2.2 粗糙冰层的声散射模型 |
2.2.1 微扰近似声散射模型 |
2.2.2 Kirchhoff近似声散射模型 |
2.3 粗糙冰层声散射模型的计算 |
2.3.1 微扰近似声散射模型的计算 |
2.3.2 Kirchhoff近似声散射模型的计算 |
2.4 本章小结 |
第3章 冰下混响强度建模 |
3.1 射线和简正波基本理论 |
3.1.1 射线理论 |
3.1.2 简正波理论 |
3.2 冰下混响强度建模 |
3.2.1 基于射线理论的冰下混响强度建模 |
3.2.2 基于简正波理论的冰下混响强度建模 |
3.2.3 解析形式的水平分置冰下混响强度建模 |
3.3 冰下混响强度的计算 |
3.3.1 基于射线理论的冰下混响强度模型计算 |
3.3.2 基于简正波理论的冰下混响强度模型计算 |
3.3.3 解析形式的水平分置冰下混响强度模型计算 |
3.4 本章小结 |
第4章 冰下起伏粗糙度谱参数的反演 |
4.1 粗糙度谱参数反演方法的思路 |
4.1.1 粗糙度谱参数的人工神经网络反演方法 |
4.1.2 粗糙度谱参数的支持向量机反演方法 |
4.1.3 粗糙度谱参数的粒子群反演方法 |
4.2 粗糙度谱参数反演方法的性能分析 |
4.2.1 粗糙度谱参数的人工神经网络反演方法性能分析 |
4.2.2 粗糙度谱参数的支持向量机反演方法性能分析 |
4.2.3 粗糙度谱参数的粒子群反演方法性能分析 |
4.2.4 粗糙度谱参数反演方法的比较 |
4.3 本章小结 |
第5章 试验研究 |
5.1 极地试验概况 |
5.2 冰下混响强度模型的验证 |
5.3 冰下起伏粗糙度谱参数反演方法的验证 |
5.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
致谢 |
(6)海冰与海水间热力作用过程及海冰单轴压缩强度特性的试验研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 课题研究背景与意义 |
1.1.1 工程海冰的研究背景 |
1.1.2 海冰与结构相互作用的研究 |
1.2 海冰的细观结构及物理性质 |
1.2.1 微观尺度下海冰的形成过程 |
1.2.2 海冰的卤水动态及脱盐机理 |
1.2.3 海冰的细观冰晶结构 |
1.2.4 海冰形态特征 |
1.3 冰水间瞬态传热过程研究 |
1.3.1 冰水瞬态传热的自然形成条件 |
1.3.2 瞬态传热下冰内的能量变化 |
1.3.3 基于能量形式的热力学模型 |
1.3.4 冰-水界面处的热交换 |
1.4 海冰的力学行为 |
1.4.1 平整冰单轴压缩过程中海冰的韧性破坏 |
1.4.2 平整冰单轴压缩过程中海冰的脆性破坏 |
1.4.3 单轴压缩下的海冰韧-脆转化机理 |
1.4.4 冰脊龙骨的剪切强度及破坏过程 |
1.5 本文的主要研究内容 |
2 冰-水间的瞬态热交换过程及其相似准则研究 |
2.1 引言 |
2.2 浸没试验的理论分析方法及物理模型 |
2.2.1 基于能量形式的热力学模型 |
2.2.2 基于热通量的热力学模型 |
2.3 模型冰制作方法及试验装置研制 |
2.3.1 模型冰制作原理 |
2.3.2 模型冰的制作装置 |
2.3.3 冰池浸没试验装置 |
2.4 冰在水中浸没过程的试验结果 |
2.4.1 瞬态传热过程中的冰温变化 |
2.4.2 瞬态传热过程中的冰厚变化 |
2.5 冰-水界面处热传递特征研究 |
2.5.1 冰-水间热传递的测试与计算方法 |
2.5.2 淡水环境中冰水界面的热交换 |
2.5.3 海水环境中冰水界面的热交换 |
2.5.4 冰水界面的换热系数特征 |
2.6 瞬态热交换过程的数值模拟 |
2.6.1 一维热传递的数值模型 |
2.6.2 瞬态热传递的数值模型验证 |
2.6.3 数值模拟结果分析 |
2.7 冰-水间瞬态热传递过程的相似准则 |
2.7.1 傅立叶数对冰温变化的影响 |
2.7.2 毕渥数与斯蒂芬数对冰厚变化的影响 |
2.7.3 瞬态热传导量纲关系的适用性分析 |
2.8 本章小结 |
3 冰的生长过程及其影响下的细观冰晶结构 |
3.1 引言 |
3.2 冰生长过程及其影响因素的试验研究 |
3.2.1 冰-水间的相变特性研究 |
3.2.2 冰内盐分对生长过程的影响 |
3.2.3 水体盐分对生长过程的影响 |
3.2.4 冰水双重盐分作用下的海冰生长过程 |
3.3 新生冰的晶体结构特征 |
3.3.1 生长速度对冰晶结构的影响 |
3.3.2 海水盐度对冰晶结构的影响 |
3.3.3 海水温度对冰晶结构的影响 |
3.4 海冰生长中的排盐过程及其对冰晶结构的影响 |
3.4.1 海冰生长中的排盐过程分析 |
3.4.2 瞬态热传递中的新生冰生长过程 |
3.4.3 冰晶结构的特征分析 |
3.5 本章小结 |
4 平整冰在单轴压缩下的韧-脆转化机理及破坏模式 |
4.1 引言 |
4.2 便携式低温压缩试验系统的研制 |
4.3 试验设计及试样加工采集方法 |
4.4 单轴压缩下平整冰韧-脆转化的试验及数据分析 |
4.4.1 平整冰单轴压缩强度的试验方案 |
4.4.2 海冰单轴压缩的应力-应变曲线 |
4.4.3 应变率对海冰单轴压缩强度的影响 |
4.4.4 加载速率对海冰有效弹性模量的影响 |
4.5 平整冰在单轴压缩下的破坏模式分析 |
4.5.1 加载方向垂直于冰晶时的海冰单轴压缩破坏过程 |
4.5.2 加载方向平行于冰晶时的海冰单轴压缩破坏过程 |
4.6 平整冰破坏模式对单轴压缩强度的影响 |
4.6.1 应变率对海冰破坏模式的影响 |
4.6.2 海冰破坏模式对单轴压缩强度的影响 |
4.6.3 海冰破坏模式对等效弹性模量的影响 |
4.7 加载方向对海冰单轴压缩强度的影响 |
4.8 本章小结 |
5 重叠冰的单轴压缩强度试验研究 |
5.1 引言 |
5.2 重叠冰的试样制备及试验设计 |
5.2.1 重叠冰试样制备过程 |
5.2.2 重叠冰单轴压缩试样 |
5.3 重叠冰的单轴压缩试验 |
5.3.1 重叠冰单轴压缩试验中的应力-应变时程曲线 |
5.3.2 应变速率对重叠冰单轴压缩强度的影响 |
5.4 单轴压缩下平整冰与重叠冰的破坏模式对比 |
5.4.1 韧性破坏模式分析 |
5.4.2 韧-脆转化破坏模式分析 |
5.4.3 脆性破坏模式分析 |
5.4.4 韧-脆转变中的破坏过程及破坏模式对比分析 |
5.5 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 创新点 |
6.3 工作展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
致谢 |
作者简介 |
(7)基于改进积雪深度模型的北极海冰厚度反演及应用(论文提纲范文)
本论文主要创新点 |
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外研究进展 |
1.2.1 海冰表面积雪深度研究进展 |
1.2.2 海冰厚度卫星测高反演研究进展 |
1.2.3 路径规划系统研究进展 |
1.3 研究目标与内容 |
1.4 论文的章节结构 |
第二章 研究区域、数据与方法 |
2.1 研究区概况 |
2.2 数据源 |
2.2.1 SSM/I-SSMIS亮温数据 |
2.2.2 OIB积雪深度与海冰厚度数据 |
2.2.3 IMB积雪深度与海冰厚度数据 |
2.2.4 ICESat激光测高数据 |
2.2.5 CryoSat-2 雷达测高数据 |
2.3 研究方法 |
2.3.1 数据预处理 |
2.3.2 SSM/I-SSMIS亮温数据交叉定标 |
2.3.3 一年冰表面积雪深度反演 |
2.3.4 多年冰表面积雪深度反演 |
2.3.5 海冰厚度卫星测高反演 |
2.3.6 Dijkstra算法最优路径求解方法 |
2.4 本章小结 |
第三章 北极海冰表面积雪深度模型的构建 |
3.1 SSM/I-SSMIS亮温数据间交叉定标研究 |
3.1.1 不同交叉定标方案结果的比较 |
3.1.2 交叉定标对海冰密集度与积雪深度的影响 |
3.2 一年冰表面积雪深度模型的构建 |
3.2.1 基于被动微波亮温数据的积雪深度模型的建立 |
3.2.2 更新的积雪深度模型与Markus模型结果的比较 |
3.3 多年冰表面积雪深度模型的构建 |
3.3.1 基于IMB数据的积雪深度模型的建立 |
3.3.2 IMB积雪深度模型与W99 模型结果的比较 |
3.4 北极海冰表面积雪深度时空分析 |
3.4.1 北极海冰表面积雪深度的时间变化 |
3.4.2 北极海冰表面积雪深度的空间变化 |
3.5 本章小结 |
第四章 北极海冰厚度反演、比较与评估 |
4.1 基于更新积雪深度模型的海冰厚度的反演 |
4.1.1 ICESat海冰厚度反演结果分析 |
4.1.2 CryoSat-2 海冰厚度反演结果分析 |
4.2 与不同积雪深度输入的海冰厚度估算结果的比较与评估 |
4.2.1 与0.5W99+W99 积雪深度估算的海冰厚度的比较 |
4.2.2 与Markus+W99 积雪深度估算的海冰厚度的比较 |
4.3 与现有海冰厚度产品的比较与评估 |
4.3.1 与NASA-JPL ICESat海冰厚度的比较 |
4.3.2 与ESA-AWI CryoSat-2 海冰厚度的比较 |
4.4 本章小结 |
第五章 北极航道航线规划系统研究 |
5.1 北极航道适航最优路径搜索 |
5.1.1 基于海冰密集度与海冰厚度信息的航线路径研究 |
5.1.2 基于我国北极科考走航作业站点间的最优路径研究 |
5.2 北极航道航线规划系统设计与开发 |
5.2.1 系统设计目标与原则 |
5.2.2 系统的架构设计与构成 |
5.2.3 系统的航线规划功能 |
5.2.4 系统的其他功能 |
5.3 北极航道航线规划系统应用 |
5.3.1 系统实现的关键技术 |
5.3.2 系统的潜在应用 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 研究的主要结论 |
6.2 研究展望 |
参考文献 |
攻博期间的科研成果 |
致谢 |
(8)北极航道融冰期海冰物理和力学工程参数研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号表 |
1 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外相关工作研究进展 |
1.2.1 北冰洋海冰密集度的观测技术和研究现状 |
1.2.2 北冰洋海冰厚度的观测技术和研究进展 |
1.2.3 北冰洋海冰物理参数和晶体结构研究 |
1.2.4 海冰力学参数研究 |
1.3 本文主要研究内容 |
2 2014年融冰期北冰洋部分海域海冰厚度和密集度分布 |
2.1 引言 |
2.2 海冰厚度和密集度的船基观测方法 |
2.2.1 海冰厚度观测 |
2.2.2 海冰密集度观测 |
2.3 中国第6次北极科学考察冰区航行概述 |
2.4 2014年融冰期海冰厚度分布 |
2.4.1 海冰厚度沿航线分布 |
2.4.2 各海域海冰厚度分布 |
2.5 2014年融冰期海冰密集度分布 |
2.5.1 海冰密集度沿航线分布 |
2.5.2 各海域海冰密集度分布 |
2.6 2010年、2014年和2016年海冰厚度和密集度比较 |
2.7 被动微波遥感密集度数据的验证 |
2.8 本章小结 |
3 融冰期北冰洋海冰物理参数及晶体结构 |
3.1 引言 |
3.2 海冰物理参数和晶体结构观测方法 |
3.3 北极科学考察冰站信息 |
3.4 北冰洋海冰物理参数 |
3.4.1 海冰温度 |
3.4.2 海冰盐度 |
3.4.3 海冰密度 |
3.4.4 海冰卤水和空气体积分数 |
3.4.5 各物理参数之间的相关性 |
3.5 北冰洋海冰晶体结构 |
3.6 本章小结 |
4 融冰期北冰洋海冰单轴压缩强度 |
4.1 引言 |
4.2 海冰单轴压缩强度试验方法 |
4.2.1 海冰单轴压缩强度试验 |
4.2.2 海冰单轴压缩试验条件选取 |
4.3 海冰单轴压缩试验曲线 |
4.4 融冰期北冰洋海冰单轴压缩强度的参数化方程 |
4.4.1 单轴压缩强度与应变速率的关系 |
4.4.2 单轴压缩强度与孔隙率的关系 |
4.4.3 单轴压缩强度的参数化方程 |
4.5 融冰期北冰洋冰层单轴压缩强度 |
4.6 本章小结 |
5 海冰动摩擦系数 |
5.1 引言 |
5.2 海冰动摩擦系数试验方法 |
5.2.1 海冰动摩擦系数试验 |
5.2.2 海冰动摩擦系数试验条件选取 |
5.3 拉力-时间曲线 |
5.4 海冰动摩擦系数的影响因素 |
5.4.1 法向压强对动摩擦系数的影响 |
5.4.2 柱状冰晶体生长方向对动摩擦系数的影响 |
5.4.3 接触材料对动摩擦系数的影响 |
5.4.4 滑动速度对动摩擦系数的影响 |
5.4.5 气温对动摩擦系数的影响 |
5.5 粘滑运动 |
5.6 冰摩擦理论模型的验证 |
5.6.1 摩擦热理论模型 |
5.6.2 速度-状态本构模型 |
5.7 本章小结 |
6 设计冰阻力相关的融冰期北极航道海冰物理和力学参数 |
6.1 引言 |
6.2 极地船舶冰阻力计算公式 |
6.2.1 平整冰区船舶冰阻力计算公式 |
6.2.2 碎冰区船舶阻力计算公式 |
6.3 设计冰阻力相关海冰物理和力学参数建议值 |
6.3.1 渤海平整冰物理参数、晶体结构和单轴压缩强度 |
6.3.2 融冰期北冰洋海冰物理和力学参数建议值 |
6.4 冰阻力计算公式试算 |
6.4.1 平整冰区船舶冰阻力计算公式试算 |
6.4.2 碎冰区船舶阻力计算公式试算 |
6.5 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
致谢 |
作者简介 |
(9)北极环境治理及其中国参与研究 ——基于公共价值管理理论的探讨(论文提纲范文)
中文摘要 |
Abstract |
绪论 |
一、选题背景与研究意义 |
二、国内外研究述评 |
三、研究目的、思路和方法 |
四、研究的重点和难点 |
第一章 分析基础:理论框架及其适用性 |
第一节 公共价值的内涵与生成基础 |
一、公共价值的概念与构成 |
二、公共价值的基本表现形式 |
三、公共价值生成的基础与条件 |
第二节 公共价值管理的实践框架 |
一、公共价值管理工作的核心 |
二、公共价值生产的参与结构与合作模式 |
三、公共价值的责任模式与评估 |
四、公共价值的绩效评价 |
第三节 公共价值管理对北极环境治理的适用性分析 |
一、公共价值管理理论的创新 |
二、公共价值管理对北极环境治理具有适用性 |
第二章 北极环境问题及其公共性分析 |
第一节 北极生态环境的特点及变化 |
一、北极生态系统的特点 |
二、北极生态环境正在发生重大变化 |
第二节 北极环境变化所产生的影响 |
一、对北极原住民生活的影响 |
二、对地缘政治的影响 |
三、对全球所造成的其他影响 |
第三节 北极环境问题的公共性分析 |
一、北极环境变化引发全球公共危机 |
二、北极环境问题的全球公共问题属性 |
第三章 北极环境治理及其全球公共事务属性 |
第一节 北极环境治理的现况分析 |
一、北极环境治理的现有措施 |
二、北极环境治理的困境分析 |
第二节 北极环境治理的全球公共事务属性分析 |
一、北极环境治理的意义与基础 |
二、北极环境治理的全球公共事务属性 |
第四章 对北极环境进行公共价值管理的基础 |
第一节 对北极环境进行公共价值管理的因素基础 |
一、北极环境治理中的公共价值失灵 |
二、公共价值管理是北极环境治理的有效途径 |
第二节 对北极环境进行公共价值管理的实践基础 |
一、创造北极环境治理公共价值的原则基础 |
二、对北极环境进行公共价值管理的主体基础与平台 |
第五章 基于公共价值管理的北极环境治理过程分析 |
第一节 北极环境治理中的公共价值创造 |
一、对北极环境治理公共价值的定义 |
二、北极环境治理的公共价值创造 |
第二节 创造北极环境治理公共价值的责任管理与绩效评价 |
一、创造北极环境治理公共价值的责任管理 |
二、对创造北极环境治理公共价值的绩效评价 |
第六章 中国参与北极环境公共价值管理的理据分析 |
第一节 北极环境变化对中国产生重大影响 |
一、北极环境变化影响中国生态安全 |
二、北极环境变化影响中国渔业和航运经济 |
三、北极环境变化影响中国能源安全 |
第二节 北极环境治理的公共价值创造需要中国参与 |
一、中国是全球环境治理公共资源的重要供给者 |
二、通过科研优势影响北极环境治理的公共价值创造 |
三、通过文化优势影响北极环境治理的公共价值创造 |
第七章 北极环境公共价值管理的中国参与 |
第一节 中国参与北极环境公共价值管理的目的 |
一、促进北极环境治理公共价值理念的形成 |
二、提升北极环境治理的有效性 |
三、应对北极环境变化所导致的全球性公共危机 |
第二节 中国参与北极环境公共价值管理的途径 |
一、不断提升参与北极环境公共价值管理的能力 |
二、通过多元化的国际对话平台参与北极环境的公共价值管理 |
三、鼓励非政府主体对北极环境的公共价值管理进行参与 |
结语 |
参考文献 |
攻博期间发表的科研成果 |
致谢 |
(10)利用RadarSat-2 SAR影像反演北极夏季海冰厚度的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外研究进展 |
1.2.1 海冰关键参数 |
1.2.2 海冰研究方法 |
1.3 本文主要内容 |
2 海冰厚度遥感基本方法 |
2.1 光学遥感 |
2.1.1 常用数据来源 |
2.1.2 数据预处理 |
2.1.3 海冰厚度反演方法 |
2.2 被动微波遥感 |
2.2.1 常用数据来源 |
2.2.2 海冰厚度反演方法 |
2.3 SAR遥感(主动微波遥感) |
2.3.1 常用数据来源 |
2.3.2 数据预处理 |
2.3.3 海冰厚度反演方法 |
2.4 测高卫星 |
2.4.1 常用数据来源 |
2.4.2 数据预处理 |
2.4.3 海冰厚度反演方法 |
2.5 本章小结 |
3 数据获取及使用 |
3.1 数据获取方法 |
3.1.1 气象观测 |
3.1.2 走航海冰厚度观测 |
3.1.3 融池及海冰密集度观测 |
3.1.4 冰芯物理性质观测 |
3.1.5 浮标观测 |
3.2 数据介绍及预处理 |
3.2.1 SAR遥感图像数据 |
3.2.2 海冰厚度数据 |
3.3 本章小结 |
4 海冰SAR纹理反演厚度 |
4.1 纹理分析方法 |
4.1.1 结构分析法 |
4.1.2 模型分析法 |
4.1.3 信号分析法 |
4.1.4 统计分析法 |
4.2 纹理矩阵参数选择 |
4.2.1 灰度量化级别对海冰纹理的影响 |
4.2.2 方向对海冰纹理的影响 |
4.2.3 窗口大小和位移对海冰纹理的影响 |
4.3 相关分析及反演验证 |
4.3.1 单纹理反演验证 |
4.3.2 双纹理反演验证 |
4.3.3 多纹理反演验证 |
4.4 本章小结 |
5 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
四、中国第二次北极科学考察海冰物理数据的解释(论文参考文献)
- [1]极地海冰密集度和厚度遥感反演方法研究[D]. 梁爽. 中国科学院大学(中国科学院空天信息创新研究院), 2021(01)
- [2]北极地区安全化与“环北极超级复合体”研究[D]. 孙天宇. 吉林大学, 2020(08)
- [3]基于船基图像分析的北极夏季海冰分布的时空变化研究[D]. 梅浩. 大连理工大学, 2020
- [4]冰层物理参数特性及其剖面声学反演方法研究[D]. 景严. 哈尔滨工程大学, 2020(05)
- [5]冰下混响强度建模及粗糙度参数反演研究[D]. 顾鑫. 哈尔滨工程大学, 2020(05)
- [6]海冰与海水间热力作用过程及海冰单轴压缩强度特性的试验研究[D]. 陈晓东. 大连理工大学, 2019(06)
- [7]基于改进积雪深度模型的北极海冰厚度反演及应用[D]. 刘清全. 武汉大学, 2019(06)
- [8]北极航道融冰期海冰物理和力学工程参数研究[D]. 王庆凯. 大连理工大学, 2019(01)
- [9]北极环境治理及其中国参与研究 ——基于公共价值管理理论的探讨[D]. 褚章正. 武汉大学, 2018(01)
- [10]利用RadarSat-2 SAR影像反演北极夏季海冰厚度的研究[D]. 于淼. 大连理工大学, 2018(02)