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顾及土壤热传导-对流效应的InSAR冻土活动层厚度估计
1
作者
杨沙
王琪洁
+1 位作者
李佳晨
张亚
《地球物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第7期2568-2581,共14页
冻土活动层厚度(Active Layer Thickness,ALT)的变化是反映青藏高原多年冻土发育情况及其状态的一个重要指标,监测活动层厚度变化对寒区景观稳定发展、碳循环等方面具有非常重要的意义.由于合成孔径雷达干涉测量(Interferometric Synthe...
冻土活动层厚度(Active Layer Thickness,ALT)的变化是反映青藏高原多年冻土发育情况及其状态的一个重要指标,监测活动层厚度变化对寒区景观稳定发展、碳循环等方面具有非常重要的意义.由于合成孔径雷达干涉测量(Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR)技术具有大范围、高精度、高时空分辨率等优势,近年来逐渐被用于反演活动层厚度.已有研究中基于InSAR和土壤一维热传导模型的活动层厚度估计方法,没有充分考虑到冻土中土壤水分对流引起的热量传递.因此本文提出了基于InSAR时序形变及土壤热传导-对流模型的活动层厚度估计方法,利用土壤热传导-对流模型建立InSAR探测的最大融沉形变与最高地温之间的滞后时间与活动层厚度之间的相关关系,实现了由滞后时间直接推算大范围、高分辨率的冻土活动层厚度.本文以青藏高原五道梁多年冻土区为例,利用116景Sentinel-1影像图作为实验数据,估计了该地区2017—2020年的平均活动层厚度.结果表明,活动层厚度值范围为0~7.0 m,平均活动层厚度为3.06 m,与已有研究中相近时间段相关成果及观测数据结果一致.本文方法兼顾冻土水热过程,证明了土壤热传导-对流模型在冻土活动层厚度反演中具有良好的应用前景,可用于青藏高原其他偏远地区的高空间分辨率活动层厚度反演.
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关键词
冻土
土壤热传导-对流模型
青藏高原
活动层厚度
INSAR
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职称材料
土壤中反应溶质运移的对流-弥散模型及其解析解
被引量:
3
2
作者
张德生
沈冰
《西安理工大学学报》
CAS
2001年第2期122-126,共5页
给出了同时考虑随深度变化的一阶降解和随深度变化的线性平衡吸附时 ,一维反应溶质运移的对流 -弥散方程。在初始浓度为零 ,半无限一维空间内第三类边界条件下 ,利用L aplace变换等数学方法推导出了该方程在 L
关键词
对流
-
弥散
模型
吸附
降解
解析解
土壤
溶质
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职称材料
两种土壤温度算法的对比分析
被引量:
21
3
作者
代成颖
高志球
+1 位作者
王琳琳
范俊红
《大气科学》
CSCD
北大核心
2009年第1期135-144,共10页
为了定量理解黄土高原土壤的物理特性和过程,为进一步提高陆面模式对该地区地表能量平衡模拟能力奠定基础,本文利用2005年黄土高原陆面过程试验中7月22-26日期间裸土地表观测站土壤温度观测资料,采用热传导(结合数学拟合法)、热传导-...
为了定量理解黄土高原土壤的物理特性和过程,为进一步提高陆面模式对该地区地表能量平衡模拟能力奠定基础,本文利用2005年黄土高原陆面过程试验中7月22-26日期间裸土地表观测站土壤温度观测资料,采用热传导(结合数学拟合法)、热传导-对流两种方法分别计算了该地区土壤热扩散率。本文还利用热传导-对流方法计算0.05-0.1 m浅薄土壤层的热扩散率垂直梯度与水通量密度之和,其值介于0.80×10^-6-2.43×10^-6m/s之间。在此基础之上,以0.05 m深度的土壤层为上边界,分别利用上述两种方法模拟0.10 m深度的土壤层温度,结果表明:由于忽略土壤的垂直不均匀性和水分的垂直运动而只考虑热传导过程,热传导方法不仅高估了土壤温度振幅,而且高估了位相的延迟。而热传导-对流方法对温度振幅和位相的模拟值与实际观测值吻合较好,白天(北京时间08:00-20:00)的温度模拟值相对测量值的平均误差、标准差和归一化标准差分别为0.19 K、0.18 K和0.08%。
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关键词
裸土
黄土高原
土壤
温度
热传导
方法
数学拟合法
热传导
-
对流
方法
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职称材料
污染土壤高压旋喷修复药剂迁移透明土试验及数值模拟
被引量:
5
4
作者
武亚军
韩亚东
+2 位作者
唐欣
陈敏
陈天慧
《同济大学学报(自然科学版)》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第5期645-652,共8页
高压旋喷技术近几年开始应用于污染土壤修复,对所注入药剂的迁移扩散规律尚不明确,导致工程实践中缺乏可靠依据,同时为克服常规试验测试手段的不足,使用透明土材料开展了污染土修复药剂迁移的室内试验和数值模拟。在考虑分子扩散、机械...
高压旋喷技术近几年开始应用于污染土壤修复,对所注入药剂的迁移扩散规律尚不明确,导致工程实践中缺乏可靠依据,同时为克服常规试验测试手段的不足,使用透明土材料开展了污染土修复药剂迁移的室内试验和数值模拟。在考虑分子扩散、机械弥散、对流等耦合情况下,建立了探究药剂在土壤中迁移特性的对流-弥散模型。研究结果表明:透明土试验技术能够直观地显示药剂迁移过程,可以应用于污染土修复药剂迁移特性的研究。在不同土壤压力条件下,存在最佳泥饼高度;相同土壤压力,泥饼高度越高,同一位置处浓度最大值越小;泥饼高度的选取关系到高压旋喷参数的设定,对修复效果及效率有重要影响。药剂的迁移以竖向迁移为主,水平向迁移不明显,因此为保证药剂以较高的浓度迁移至泥饼边缘,应使药剂在泥饼间隙水平方向上分布有较高且均匀的初始浓度。
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关键词
高压旋喷
污染
土壤
修复
对流
-
弥散
模型
土壤
压力条件
药剂迁移
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职称材料
青藏高原理塘地区土壤热参数的确定及其土壤温度模拟试验
被引量:
3
5
作者
章永辉
高志球
童兵
《高原气象》
CSCD
北大核心
2017年第1期33-44,共12页
为了准确获取青藏高原理塘地区的土壤热参数,利用2006年8月27日至9月4日期间青藏高原理塘地区陆面过程试验采集的土壤温度资料,分别采用位相法、振幅法以及耦合热传导-对流法计算了0~10 cm,10~15 cm,15~20 cm三层土壤热扩散率,并用耦合...
为了准确获取青藏高原理塘地区的土壤热参数,利用2006年8月27日至9月4日期间青藏高原理塘地区陆面过程试验采集的土壤温度资料,分别采用位相法、振幅法以及耦合热传导-对流法计算了0~10 cm,10~15 cm,15~20 cm三层土壤热扩散率,并用耦合热传导-对流法计算了土壤液态水通量密度。根据计算结果,以地表温度作为上边界条件,分别模拟了9月19-21日期间10 cm、15 cm和20 cm三个深度的土壤温度。对比模拟值与观测值后发现:由于考虑了土壤中液态水的动态变化,耦合热传导-对流法对各层土壤温度模拟效果最为理想,其模拟值与观测值的相关系数分别为:r10cm=0.97、r15cm=0.98、r20cm=0.99,置信度为99%。其中,对10 cm深度而言,耦合热传导-对流法模拟的土壤温度位相比实际观测值平均前移约0.21 h,土壤温度日振幅比实际值高估约0.79℃,而振幅法则平均前移约0.45 h,位相法高估土壤温度日振幅约0.96℃。
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关键词
青藏高原
土壤
温度
位相法
振幅法
耦合
热传导
-
对流
法
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职称材料
土壤温度预报方程研究进展
被引量:
2
6
作者
张建彬
高志球
+1 位作者
童兵
王琳琳
《土壤学报》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第3期599-609,共11页
土壤温度(尤其是地表温度)是陆地和大气之间相互作用中关键的物理量,在地球系统中扮演了十分重要的角色。土壤温度预报技术一直是陆面模式、数值天气预报和气候预测中核心科学问题。本文系统回顾了土壤温度预报方程的研究进展,从经典的...
土壤温度(尤其是地表温度)是陆地和大气之间相互作用中关键的物理量,在地球系统中扮演了十分重要的角色。土壤温度预报技术一直是陆面模式、数值天气预报和气候预测中核心科学问题。本文系统回顾了土壤温度预报方程的研究进展,从经典的热传导方程到考虑了土壤水分垂直运动物理过程的热传导-对流方程,从用单一正弦波逼近到用傅里叶级数逼近地表温度日变化,从假设对流参数无日变化为常数到考虑其日变化,着重概述了土壤热传导-对流方程的创建、改进及求解。最后,本文对热传导-对流方程在地表能量平衡、土壤水分垂直运动、水通量和地震、冻土热传输研究中的应用进行了回顾。同时指出,全相态的土壤水和植物根系对热传导-对流方程的影响是土壤温度预报方程未来的研究方向。
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关键词
土壤
温度
热传导
热传导
-
对流
预报
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职称材料
题名
顾及土壤热传导-对流效应的InSAR冻土活动层厚度估计
1
作者
杨沙
王琪洁
李佳晨
张亚
机构
中南大学地球科学与信息物理学院
中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室
出处
《地球物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第7期2568-2581,共14页
基金
国家重点研发计划(2022YFB3903602)
国家自然科学基金(41925016,42330112)
湖南省教育厅科学研究项目(21A0006)资助。
文摘
冻土活动层厚度(Active Layer Thickness,ALT)的变化是反映青藏高原多年冻土发育情况及其状态的一个重要指标,监测活动层厚度变化对寒区景观稳定发展、碳循环等方面具有非常重要的意义.由于合成孔径雷达干涉测量(Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR)技术具有大范围、高精度、高时空分辨率等优势,近年来逐渐被用于反演活动层厚度.已有研究中基于InSAR和土壤一维热传导模型的活动层厚度估计方法,没有充分考虑到冻土中土壤水分对流引起的热量传递.因此本文提出了基于InSAR时序形变及土壤热传导-对流模型的活动层厚度估计方法,利用土壤热传导-对流模型建立InSAR探测的最大融沉形变与最高地温之间的滞后时间与活动层厚度之间的相关关系,实现了由滞后时间直接推算大范围、高分辨率的冻土活动层厚度.本文以青藏高原五道梁多年冻土区为例,利用116景Sentinel-1影像图作为实验数据,估计了该地区2017—2020年的平均活动层厚度.结果表明,活动层厚度值范围为0~7.0 m,平均活动层厚度为3.06 m,与已有研究中相近时间段相关成果及观测数据结果一致.本文方法兼顾冻土水热过程,证明了土壤热传导-对流模型在冻土活动层厚度反演中具有良好的应用前景,可用于青藏高原其他偏远地区的高空间分辨率活动层厚度反演.
关键词
冻土
土壤热传导-对流模型
青藏高原
活动层厚度
INSAR
Keywords
Permafrost
Soil conduction
-
convection heat transfer model
Tibetan Plateau
Active layer thickness(ALT)
InSAR
分类号
P237 [天文地球—摄影测量与遥感]
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职称材料
题名
土壤中反应溶质运移的对流-弥散模型及其解析解
被引量:
3
2
作者
张德生
沈冰
机构
西安理工大学理学院水利水电学院
出处
《西安理工大学学报》
CAS
2001年第2期122-126,共5页
基金
国家自然科学基金资助项目 (598790 2 2 )
文摘
给出了同时考虑随深度变化的一阶降解和随深度变化的线性平衡吸附时 ,一维反应溶质运移的对流 -弥散方程。在初始浓度为零 ,半无限一维空间内第三类边界条件下 ,利用L aplace变换等数学方法推导出了该方程在 L
关键词
对流
-
弥散
模型
吸附
降解
解析解
土壤
溶质
Keywords
advection dispersion model
sorption
degradation
analytical solution.
分类号
S153.5 [农业科学—土壤学]
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职称材料
题名
两种土壤温度算法的对比分析
被引量:
21
3
作者
代成颖
高志球
王琳琳
范俊红
机构
中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点试验室
中国科学院研究生院
河北省气象局
出处
《大气科学》
CSCD
北大核心
2009年第1期135-144,共10页
基金
中国科学院“百人计划”项目“海-气、陆-气相互作用”
国家自然科学基金资助项目40575007
文摘
为了定量理解黄土高原土壤的物理特性和过程,为进一步提高陆面模式对该地区地表能量平衡模拟能力奠定基础,本文利用2005年黄土高原陆面过程试验中7月22-26日期间裸土地表观测站土壤温度观测资料,采用热传导(结合数学拟合法)、热传导-对流两种方法分别计算了该地区土壤热扩散率。本文还利用热传导-对流方法计算0.05-0.1 m浅薄土壤层的热扩散率垂直梯度与水通量密度之和,其值介于0.80×10^-6-2.43×10^-6m/s之间。在此基础之上,以0.05 m深度的土壤层为上边界,分别利用上述两种方法模拟0.10 m深度的土壤层温度,结果表明:由于忽略土壤的垂直不均匀性和水分的垂直运动而只考虑热传导过程,热传导方法不仅高估了土壤温度振幅,而且高估了位相的延迟。而热传导-对流方法对温度振幅和位相的模拟值与实际观测值吻合较好,白天(北京时间08:00-20:00)的温度模拟值相对测量值的平均误差、标准差和归一化标准差分别为0.19 K、0.18 K和0.08%。
关键词
裸土
黄土高原
土壤
温度
热传导
方法
数学拟合法
热传导
-
对流
方法
Keywords
bare ground soil, the Loess Plateau, soil temperature, thermal conduction algorithm, mathematical fitting method, thermal conduction
-
convection algorithm
分类号
P461 [天文地球—大气科学及气象学]
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职称材料
题名
污染土壤高压旋喷修复药剂迁移透明土试验及数值模拟
被引量:
5
4
作者
武亚军
韩亚东
唐欣
陈敏
陈天慧
机构
上海大学土木工程系
上海市岩土工程检测中心
出处
《同济大学学报(自然科学版)》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第5期645-652,共8页
基金
国家自然科学基金(41772303)
上海市自然科学基金(17ZR1410100)。
文摘
高压旋喷技术近几年开始应用于污染土壤修复,对所注入药剂的迁移扩散规律尚不明确,导致工程实践中缺乏可靠依据,同时为克服常规试验测试手段的不足,使用透明土材料开展了污染土修复药剂迁移的室内试验和数值模拟。在考虑分子扩散、机械弥散、对流等耦合情况下,建立了探究药剂在土壤中迁移特性的对流-弥散模型。研究结果表明:透明土试验技术能够直观地显示药剂迁移过程,可以应用于污染土修复药剂迁移特性的研究。在不同土壤压力条件下,存在最佳泥饼高度;相同土壤压力,泥饼高度越高,同一位置处浓度最大值越小;泥饼高度的选取关系到高压旋喷参数的设定,对修复效果及效率有重要影响。药剂的迁移以竖向迁移为主,水平向迁移不明显,因此为保证药剂以较高的浓度迁移至泥饼边缘,应使药剂在泥饼间隙水平方向上分布有较高且均匀的初始浓度。
关键词
高压旋喷
污染
土壤
修复
对流
-
弥散
模型
土壤
压力条件
药剂迁移
Keywords
high pressure rotary spary
contaminated soil remediation
advection
-
dispersion model
soil pressure condition
medicament migration
分类号
X53 [环境科学与工程—环境工程]
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职称材料
题名
青藏高原理塘地区土壤热参数的确定及其土壤温度模拟试验
被引量:
3
5
作者
章永辉
高志球
童兵
机构
南京信息工程大学应用气象学院
南京信息工程大学地理与遥感学院
出处
《高原气象》
CSCD
北大核心
2017年第1期33-44,共12页
基金
国家重点基础研究发展计划项目(2012CB417203)
文摘
为了准确获取青藏高原理塘地区的土壤热参数,利用2006年8月27日至9月4日期间青藏高原理塘地区陆面过程试验采集的土壤温度资料,分别采用位相法、振幅法以及耦合热传导-对流法计算了0~10 cm,10~15 cm,15~20 cm三层土壤热扩散率,并用耦合热传导-对流法计算了土壤液态水通量密度。根据计算结果,以地表温度作为上边界条件,分别模拟了9月19-21日期间10 cm、15 cm和20 cm三个深度的土壤温度。对比模拟值与观测值后发现:由于考虑了土壤中液态水的动态变化,耦合热传导-对流法对各层土壤温度模拟效果最为理想,其模拟值与观测值的相关系数分别为:r10cm=0.97、r15cm=0.98、r20cm=0.99,置信度为99%。其中,对10 cm深度而言,耦合热传导-对流法模拟的土壤温度位相比实际观测值平均前移约0.21 h,土壤温度日振幅比实际值高估约0.79℃,而振幅法则平均前移约0.45 h,位相法高估土壤温度日振幅约0.96℃。
关键词
青藏高原
土壤
温度
位相法
振幅法
耦合
热传导
-
对流
法
Keywords
Qinghai
-
Xizang Plateau
Soil temperature
Phase methods
Amplitude methods
Thermal Conduction
-
convection algorithm
分类号
P423.3 [天文地球—大气科学及气象学]
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职称材料
题名
土壤温度预报方程研究进展
被引量:
2
6
作者
张建彬
高志球
童兵
王琳琳
机构
南京信息工程大学大气物理学院
中国科学院大气物理研究所大气边界层物理与大气化学国家重点实验室
中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室
出处
《土壤学报》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第3期599-609,共11页
基金
国家自然科学基金项目(41875013)资助。
文摘
土壤温度(尤其是地表温度)是陆地和大气之间相互作用中关键的物理量,在地球系统中扮演了十分重要的角色。土壤温度预报技术一直是陆面模式、数值天气预报和气候预测中核心科学问题。本文系统回顾了土壤温度预报方程的研究进展,从经典的热传导方程到考虑了土壤水分垂直运动物理过程的热传导-对流方程,从用单一正弦波逼近到用傅里叶级数逼近地表温度日变化,从假设对流参数无日变化为常数到考虑其日变化,着重概述了土壤热传导-对流方程的创建、改进及求解。最后,本文对热传导-对流方程在地表能量平衡、土壤水分垂直运动、水通量和地震、冻土热传输研究中的应用进行了回顾。同时指出,全相态的土壤水和植物根系对热传导-对流方程的影响是土壤温度预报方程未来的研究方向。
关键词
土壤
温度
热传导
热传导
-
对流
预报
Keywords
Soil temperature
Heat conduction
Heat conduction
-
convection
Prediction
分类号
S153 [农业科学—土壤学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
顾及土壤热传导-对流效应的InSAR冻土活动层厚度估计
杨沙
王琪洁
李佳晨
张亚
《地球物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
2
土壤中反应溶质运移的对流-弥散模型及其解析解
张德生
沈冰
《西安理工大学学报》
CAS
2001
3
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职称材料
3
两种土壤温度算法的对比分析
代成颖
高志球
王琳琳
范俊红
《大气科学》
CSCD
北大核心
2009
21
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职称材料
4
污染土壤高压旋喷修复药剂迁移透明土试验及数值模拟
武亚军
韩亚东
唐欣
陈敏
陈天慧
《同济大学学报(自然科学版)》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020
5
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职称材料
5
青藏高原理塘地区土壤热参数的确定及其土壤温度模拟试验
章永辉
高志球
童兵
《高原气象》
CSCD
北大核心
2017
3
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职称材料
6
土壤温度预报方程研究进展
张建彬
高志球
童兵
王琳琳
《土壤学报》
CAS
CSCD
北大核心
2023
2
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职称材料
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