北极冰边缘区海冰动力过程研究
批准号:
41276191
项目类别:
面上项目
资助金额:
76.0 万元
负责人:
卢鹏
依托单位:
学科分类:
D0615.极地科学
结题年份:
2016
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
程斌、李广伟、黄文峰、杨宇、谭冰、孙惠、李木子
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中文摘要
针对传统海冰动力学模型无法全面反映海冰边缘区内形拖曳力贡献以及冰情多变特点的问题,通过1)考虑夏季海冰边缘区海洋混合层深度较浅的实际情况,开展实验室物理模拟和数值模拟实验研究,以分层流体模拟上层海洋的密度层化,深入研究冰脊与分层流体的动力作用过程,建立冰脊形拖曳系数随冰脊形态和流体性质变化的定量表达,获得冰脊对冰下流场和内波生成的影响规律,从而完善冰-水拖曳系数参数化方案;2)在北极现场考察中,利用飞机和船舶上搭载的数码影像设备对走航经过的海冰边缘区进行系统观测,发展海冰图像的自动处理算法,获得北极海冰边缘区内浮冰尺寸、形状、厚度、密集度及冰脊的分布规律。最终在充分考虑拖曳系数参数化、波浪力和冰内应力基础上,发展适用于海冰边缘区的动力学模型;并基于现场观测浮冰、冰脊分布,利用模型计算研究北极海冰边缘区浮冰运动规律,以及随冰形态和风、流场的变化,为气候变化研究和北极航运工业活动提供有益支持。
英文摘要
For the marginal ice zone (MIZ), the contribution of the form drag to momentum exchange and the large variability in ice conditions are always not fully presented by the traditional sea ice dynamic models. To solve this problem, 1) considering the existence of shallow ocean mixed layer in the summer marginal ice zone, both laboratory experiments and numerical modeling are carried out, in which stratified flow is used to simulate the density structure of the upper ocean, to study the dynamic interactions between ice ridge keel and stratified flow, to setup the quantitative representation of the keel form drag coefficient with ridge geometry and stratified flow properties, to obtain the influence of ridge keel on the flow field and internal waves, and then to consummate the parameterization of ice-ocean drag coefficient; 2) digital photography equipments are installed on aircraft and shipboard to systemically observe the MIZ on the cruises during Arctic field investigations, automatic image processing algorithms are developed to analyze the sea ice images of the Arctic MIZ, and then obtain the spatial distributions of floe size, shape, ice thickness, concentration and ice ridge. Finally the sea ice dynamic model suitable for the MIZ is developed which takes into account the parameterization of drag coefficients, wave force and ice internal force. Moreover, based on in-situ ice conditions in the Arctic MIZ, calculations using the developed model are conducted to study the sea ice drift in the MIZ, and its variations with wind and current as well as ice morphology. The results will provide solid supports for the studies on climate change, Arctic shipping and industrial activities.
通过参加中国北极科学考察,开展了基于图像的海冰现场观测,发展了海冰图像的处理技术,结合历史数据分析,获得北极海冰以及边缘区内浮冰的形态特征和分布规律。通过在实验室内开展的物理模拟实验研究,深入了理解冰脊与均匀流体以及分层流体的动力相互作用过程,建立冰脊形拖曳系数随冰脊形态和流体性质变化的定量表达,获得冰脊对冰下流场和分层流体界面上内波生成的影响规律。利用FLUNET开展的数值模拟实验研究,得到的结果较好的吻合了物理模拟实验结果,从而验证的数值模拟研究的可行性,在此基础上推广获得的水深无关结果为从实验室尺度到原形尺度的应用提供了支持。在此基础上,对海冰拖曳系数参数化方案进行了完善,并将其应用于自由漂流的海冰动力学模型,讨论了边缘区海冰运动随冰形态和风、流场变化的规律。通过参与课题研究工作,共培养6名硕士研究生,目前4人已获得硕士学位。另有博士后在站1名。共发表相关研究论文19篇,其中SCI检索10篇,EI检索1篇,各项研究成果均已达到了预期目标。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.3189/2014aog66a188
发表时间:2014
期刊:Annals of Glaciology
影响因子:2.9
作者:P. Lu;Zhijun Li
通讯作者:P. Lu;Zhijun Li
DOI:--
发表时间:2015
期刊:数学的实践与认识
影响因子:--
作者:吴岩;卢鹏;李志军
通讯作者:李志军
DOI:10.1002/2015jc011067
发表时间:2016-05
期刊:Journal of Geophysical Research
影响因子:--
作者:Xu Zhan-tang;Shuibo Hu;Guifen Wang;Jun Zhao;Yuezhong Yang;W. Cao;P. Lu
通讯作者:Xu Zhan-tang;Shuibo Hu;Guifen Wang;Jun Zhao;Yuezhong Yang;W. Cao;P. Lu
CLUSTERING AND ANALYZING THE PRESSURE RIDGE MORPHOLOGY IN NORTHWESTERN WEDDELL SEA OF ANTARCTIC VIA AN IMPROVED k-MEANS CLUSTERING ALGORITHM
改进的k-均值聚类算法对南极西北威德尔海压力脊形态进行聚类分析
DOI:--
发表时间:2016
期刊:Pacific Journal of Optimization
影响因子:0.2
作者:Wang, Lei;Feng, Enmin;Lu, Peng;Li, Zhijun
通讯作者:Li, Zhijun
Melt pond distribution and geometry in high Arctic sea ice derived from aerial investigations
空中调查得出的北极高海冰融化池分布和几何形状
DOI:10.1017/aog.2016.30
发表时间:2016-09
期刊:Annals of Glaciology
影响因子:2.9
作者:W. HUANG;P. LU;R. LEI;H. XIE;Z. LI
通讯作者:Z. LI
气候增暖背景下北极海冰微观结构变化的机理与效应研究
- 批准号:42320104004
- 项目类别:国际(地区)合作研究与交流项目
- 资助金额:211.00万元
- 批准年份:2023
- 负责人:卢鹏
- 依托单位:
北冰洋夏季和北欧湖泊春季浮冰的侧向融化研究
- 批准号:--
- 项目类别:--
- 资助金额:3万元
- 批准年份:2019
- 负责人:卢鹏
- 依托单位:
侧向融化物理过程及其对北极夏季海冰分布和快速变化的影响机制研究
- 批准号:41876213
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:65.0万元
- 批准年份:2018
- 负责人:卢鹏
- 依托单位:
融池辐射特性及其对北极夏季海冰快速融化影响机制的研究
- 批准号:41676187
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:70.0万元
- 批准年份:2016
- 负责人:卢鹏
- 依托单位:
海冰拖曳系数参数化的实验室研究
- 批准号:40806075
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:21.0万元
- 批准年份:2008
- 负责人:卢鹏
- 依托单位:
国内基金
海外基金















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