北極冰邊緣區海冰動力過程研究

《北極冰邊緣區海冰動力過程研究》是依託大連理工大學,由盧鵬擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：北極冰邊緣區海冰動力過程研究
• 依託單位：大連理工大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：盧鵬

項目摘要

針對傳統海冰動力學模型無法全面反映海冰邊緣區內形拖曳力貢獻以及冰情多變特點的問題，通過1、考慮夏季海冰邊緣區海洋混合層深度較淺的實際情況，開展實驗室物理模擬和數值模擬實驗研究，以分層流體模擬上層海洋的密度層化，深入研究冰脊與分層流體的動力作用過程，建立冰脊形拖曳係數隨冰脊形態和流體性質變化的定量表達，獲得冰脊對冰下流場和內波生成的影響規律，從而完善冰-水拖曳係數參數化方案；2、在北極現場考察中，利用飛機和船舶上搭載的數碼影像設備對走航經過的海冰邊緣區進行系統觀測，發展海冰圖像的自動處理算法，獲得北極海冰邊緣區內浮冰尺寸、形狀、厚度、密集度及冰脊的分布規律。最終在充分考慮拖曳係數參數化、波浪力和冰內應力基礎上，發展適用於海冰邊緣區的動力學模型；並基於現場觀測浮冰、冰脊分布，利用模型計算研究北極海冰邊緣區浮冰運動規律，以及隨冰形態和風、流場的變化，為氣候變化研究和北極航運工業活動提供有益支持。

結題摘要

通過參加中國北極科學考察，開展了基於圖像的海冰現場觀測，發展了海冰圖像的處理技術，結合歷史數據分析，獲得北極海冰以及邊緣區內浮凍的形態特徵和分布規律。通過在實驗室內開展的物理模擬實驗研究，深入了理解冰脊與均勻流體以及分層流體的動力相互作用過程，建立冰脊形拖曳係數隨冰脊形態和流體性質變化的定量表達，獲得冰脊對冰下流場和分層流體界面上內波生成的影響規律。利用FLUNET開展的數值模擬實驗研究，得到的結果較好的吻合了物理模擬實驗結果，從而驗證的數值模擬研究的可行性，在此基礎上推廣獲得的水深無關結果為從實驗室尺度到原形尺度的套用提供了支持。在此基礎上，對海冰拖曳係數參數化方案進行了完善，並將其套用於自由漂流的海冰動力學模型，討論了邊緣區海冰運動隨冰形態和風、流場變化的規律。通過參與課題研究工作，共培養6名碩士研究生，目前4人已獲得碩士學位。另有博士後在站1名。共發表相關研究論文19篇，其中SCI檢索10篇，EI檢索1篇，各項研究成果均已達到了預期目標。