曹晓卫
- 作品数：7 被引量：44H指数：4
- 供职机构：大连理工大学水利工程学院海岸和近海工程国家重点实验室更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金全球变化研究国家重大科学研究计划中央级公益性科研院所基本科研业务费专项更多>>
- 相关领域：天文地球水利工程电子电信更多>>
- 基于船侧图像的北极太平洋扇区夏季海冰厚度时空变化研究被引量：1
- 2021年
- 基于2003-2018年中国第二次至第九次北极科考中获取的走航船基图像数据对北极夏季太平洋扇区沿航线平整冰厚度的时空变化进行了统计分析。结果显示太平洋扇区在夏季融冰期沿航线海冰厚度主要分布在10~280 cm区间,各航次存在一定差异但海冰厚度均近似呈正态分布。8月上旬和中旬沿航线平均冰厚均以-2 cm·a^(-1)的梯度逐年减少。楚科奇海、波弗特海和北冰洋中央海域等各个子区域沿航线平均冰厚随年份线性减少的趋势均不显著。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,但集中分布范围存在差异。8月上旬和下旬的沿航线平均冰厚分别以2 cm·deg^(-1)和5 cm·deg^(-1)的梯度随纬度线性增加,北冰洋中央海域沿航线平均冰厚随纬度线性增加的趋势在各子区域中最为显著。
- 梅浩卢鹏王庆凯曹晓卫曹晓卫
- 关键词：海冰冰厚
- 湖冰双向反射特征的现场观测研究被引量：3
- 2020年
- 冰面反照率是用来研究寒区水域大气和水体之间能量交换的重要参数,可以通过遥感数据反演得到。但是卫星遥感观测的波长和角度都相对固定,而且视场角有限,因此获得的表面反射率并不等价于反照率,还需要根据下垫面情况进行各向异性校正。冰的前向散射很强,而且光学性质对其物理参数非常敏感,因此不同物理性质的冰在不同方向上的反射率也有很大的差异,给冰面反照率的反演带来了不确定性。为了解决这些问题, 2019年2月在内蒙古乌梁素海湖对五种性质各异的冰进行了光学性质的现场观测,测量类型包括:(Ⅰ)阴天不均匀气泡冰;(Ⅱ)表层有大量泥沙的冰;(Ⅲ)稀疏大气泡冰;(Ⅳ)致密小气泡冰;(Ⅴ)融化冰,并对彼此之间的反照率、双向反射因子(BRDF)以及各向异性反射因子(ARF)光谱特征的差异进行对比分析。结果表明:随着太阳天顶角的增大,除融化冰的反照率出现了下降以外,其余冰面反照率都出现不同程度的增大。冰的双向反射特征呈现出明显的各向异性,在前向散射方向会形成一个反射的峰值点,该点的位置会受冰表情况的影响,而峰值点以外方向上的反射光主要来自冰内体散射,这部分对观测的天顶角不敏感,而对方位角的敏感性在短波段会受到冰内部组分均匀程度的影响,在长波段几乎不受影响。在对冰的BRDF谱线分析时发现,冰的体散射谱线形状和反照率谱线很相似,但是在长波段的减小速度更快,即体散射在短波段能量更加集中,而在前向散射方向接近反射峰值点位置上,能量在长波段更加集中,短波段较少。分析ARF谱线可以发现,冰的体散射对反照率的贡献随波长的增大而减小,而冰表面反射情况相反。更重要的是各测量点的ARF谱线的大小顺序和BRDF谱线的顺序并不相同,说明即使在观测角度一致时,不同冰的反照率反演参数并不相同。
- 于淼卢鹏曹晓卫汤明光王庆凯李志军
- 关键词：湖冰
- 乌梁素海湖冰晴天反照率日变化特征的统计模型比较和分析被引量：4
- 2020年
- 乌梁素海湖冰晴天反照率日变化具有双峰特征,利用当地太阳高度角同经纬度和儒历的关系,归一化到北京时,依此表达湖冰反照率日变化规律.基于具有指数函数形式的拉普拉斯、高斯、耿贝尔和柯西4种概率密度分布函数建立线性组合模型,对日出后到日落前太阳高度角大于5°时段内的反照率日变化数据进行拟合,发现拉普拉斯密度分布函数组合是最佳统计模型.它既能拟合太阳高度角大于5°时间范围内反照率日变化曲线的双峰特征,又能反映太阳高度角大于15°时间范围内反照率日变化曲线双峰之间的U型分布.该模型不仅形式简单,而且意义明确:尺度参数约为日长的一半,双峰位置与日出时刻关系密切;同时能体现2个反照率峰值的不对称性.为发展不同地区湖冰反照率日变化参数化方案奠定基础.
- 汤明光李志军卢鹏曹晓卫李国玉Lepp ranta MattiArvola Lauri石利娟
- 关键词：湖冰反照率日变化统计模型乌梁素海
- 寒区浅水湖冰生消特征及其影响因素被引量：6
- 2021年
- 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.
- 解飞张议文卢鹏曹晓卫祖永恒李志军
- 关键词：湖冰冰厚降雪
- 冰层弯曲强度和弹性模量与等效冰温的试验关系被引量：10
- 2016年
- 采用原位悬臂梁方法对内蒙古乌梁素海淡水冰层进行弯曲强度与弹性模量测定。应用材料力学理论,在假设冰层为均质各向同性材料;梁的根部刚性连接;没有水浮力支承条件下,计算冰层弯曲强度与弹性模量。同时试验时冰层温度垂直剖面。首先用冰层中间处温度,建立弯曲强度和弹性模量与冰温之间的初始关系;然后将冰温垂直剖面分布式带入弹性模量与冰温的初始关系式中,得到弹性模量垂直剖面,据此确定冰层弯曲破坏时中性轴的近似位置。在利用中性轴近似位置处冰温,再次建立弹性模量与冰温之间的关系,利用迭代思想确定更加精确的中性轴位置。迭代四次之后,得到中性轴精确位置。将中性轴精确位置处的冰温作为冰层的等效温度,并依次建立弯曲强度和弹性模量同等效冰温的试验关系。分析结果表明,温度从-1.831℃到-7.726℃,弯曲强度在436.12kPa到750.31kPa之间,弹性模量在3.62GPa到6.71GPa之间。它们的总体走势是随着冰温的降低,弯曲强度和弹性模量呈现增加趋势。
- 王建康曹晓卫王庆凯闫利辉李志军
- 关键词：冰层中性轴弹性模量
- 实测冰-水侧向界面热力学融化速率被引量：8
- 2016年
- 在融冰期的乌梁素海人工挖凿开敞水域以模拟浮冰-水道系统,连续观测冰-水侧向界面的热力学侧向融化。根据实测数据,分析冰-水侧向界面的形状变化和影响融化速率的因素。结果显示,冰-水侧面中部形状近似直线,下部呈圆弧状,上部受气温影响向内或向外倾斜。气温是影响融化速率的主要因素,平均气温越高,融化速率越大。风速越大融化速率越低,既表现在高风速与低气温往往同时出现,又表现在风速加速了水体蒸发而降低水温。风拖曳表层水体运动,加速迎风侧水体的热量对流,降低水温,降低融化速率;通过二元回归分析建立融化速率、气温和风速之间的关系的相关关系。
- 王庆凯李志军曹晓卫闫利辉
- 关键词：热力学气温风速风向
- 利用探地雷达探测黄河弯道及桥墩周围冰层厚度被引量：14
- 2016年
- 黄河河道冻结结冰过程是黄河防凌汛研究的一个重点,进行弯道和桥墩周围冰层厚度的探测对防治冰凌灾害具有重要的意义。探地雷达对冰厚探测具有便携、高效、连续、快速、实时等优势。雷达天线的频率决定雷达波的穿透深度和分辨率。从雷达图像上可以清楚的识别空气-冰界面和冰-水界面。通过现场打孔测量冰厚数据反算雷达波在冰层中的传播速度进一步提高了测量结果的准确性。测量结果清楚的显示了弯道及桥墩处冰厚分布不均匀。桥墩北侧冰层较厚,弯道主河道处冰层较厚。200 MHz天线的探地雷达可以穿透黄河冰层,雷达图像可以清楚地显示冰-水界面。冰层厚度测量为分析黄河冰的冻结、融化过程以及冬春开河期冰塞、冰坝的治理提供了基础数据。
- 曹晓卫李春江颜小飞吴一帆李志军
- 关键词：黄河冰厚探地雷达弯道桥墩
