隨著全球氣候變暖趨勢(shì)的加劇,極區(qū)海冰以及高、中緯度和高海拔地區(qū)的冰蓋作為全球氣候系統(tǒng)的重要組成成分,受到了廣泛的關(guān)注。相對(duì)于冰動(dòng)力學(xué)研究而言,冰熱力學(xué)機(jī)制的基礎(chǔ)研究在氣候變化中起的作用更為關(guān)鍵。本文主要以分布參數(shù)系統(tǒng)辨識(shí)理論和偏微分方程數(shù)值計(jì)算方法為手段,通過(guò)建立非線性分布參數(shù)系統(tǒng)辨識(shí)模型對(duì)海冰和淡水冰（湖冰和水庫(kù)冰）熱擴(kuò)散系數(shù)開(kāi)展深入研究。本研究分別基于南極中山站附近固定冰現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)及冰芯采集數(shù)據(jù)、黑龍江省紅旗泡水庫(kù)和青藏高原北麓河熱融湖觀測(cè)數(shù)據(jù)辨識(shí)得到南極海冰熱擴(kuò)散系數(shù)與孔隙率關(guān)系以及湖冰和水庫(kù)冰熱擴(kuò)散系數(shù)與溫度之間的關(guān)系,對(duì)深入理解冰內(nèi)熱傳遞行為具有重要價(jià)值。本文研究工作所取得的主要結(jié)果可以概括如下：1.針對(duì)冰內(nèi)熱傳遞過(guò)程,構(gòu)造含冰熱擴(kuò)散系數(shù)在內(nèi)的一維冰熱力學(xué)非線性分布參數(shù)系統(tǒng),利用偏微分方程理論闡述系統(tǒng)的性質(zhì)及弱解的存在唯一性條件。以冰熱擴(kuò)散系數(shù)為辨識(shí)參數(shù),計(jì)算冰溫與實(shí)測(cè)冰溫的偏差為性能指標(biāo)函數(shù),建立非線性分布參數(shù)系統(tǒng)辨識(shí)模型,論證了該模型最優(yōu)參數(shù)的存在性及最優(yōu)性條件。所建立的參數(shù)辨識(shí)模型減小了之前文獻(xiàn)中同時(shí)辨識(shí)海冰熱傳導(dǎo)系數(shù)、比熱和密度多個(gè)物理參數(shù)的復(fù)雜性和不確定性。2.考慮到... 

【文章來(lái)源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：128 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

已有文獻(xiàn)中淡水冰熱擴(kuò)散系數(shù)變化曲線

非線性分布參數(shù)系統(tǒng)及冰熱擴(kuò)散系數(shù)辨識(shí) 為了研宄紅旗泡水庫(kù)冰熱擴(kuò)散系數(shù)變化情況，2008年12月中旬?2009年4月期間現(xiàn)觀測(cè)了紅旗泡水庫(kù)冰的生消過(guò)程liTil,獲得了一系列的氣溫(冰面之上150 cm)、冰溫、溫、太陽(yáng)福射、風(fēng)向、風(fēng)速、冰厚、冰內(nèi)晶體、氣泡等數(shù)據(jù)�？紤]到冰表面溫差較大，隨深度增加，溫度梯度逐漸減小的溫度分布特點(diǎn)，測(cè)量溫度的傳感器探頭布放以冰面原點(diǎn)，依次為冰面以下2 cm、7 cm、12 cm、]7cm、32 cm、47 cm> 62 cm、77 cm、2 cm、107 cm、122 cm、152 cm、182 cm、212 cm、242 cm,力求用有限的溫度探頭大程度地測(cè)量到較為廣泛且具有代表性的溫度范圍。由于我們主要側(cè)重于研究冰內(nèi)熱遞過(guò)程，因此這里主要討論氣溫、冰溫/水溫以及太陽(yáng)福射這些對(duì)水庫(kù)冰熱擴(kuò)散系數(shù)影響較大的因素。溫度數(shù)據(jù)的測(cè)量利用PT100型溫度傳感器(由德國(guó).TUMO公司大連分公司產(chǎn))，傳感器精度為±0.1°C，分辨率為0.0]°C,采樣時(shí)間間隔為1 min;福射數(shù)據(jù)的測(cè)量采用TRM-ZS1極地風(fēng)向風(fēng)速梯度監(jiān)測(cè)記錄儀，且分辨率為1 W/m2，采樣的時(shí)間間隔仍為]min。

圖5. 3 2009/1/5?2009/1/10水庫(kù)氣/冰溫和總、反福射值的變化Fig.5.3 Variation of air/ice temperature and radiation data of Hongqipao Reservoir from5 January 2009 to 10 January 20095. 4. 2水庫(kù)冰熱擴(kuò)散系數(shù)辨識(shí)在充分考慮到冰層內(nèi)部冰溫分布規(guī)律的前提下，依據(jù)紅旗泡水庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)冰溫?cái)?shù)據(jù)，按層進(jìn)行辨識(shí)計(jì)算，運(yùn)用半隱式差分格式遺傳優(yōu)化算法進(jìn)行數(shù)值計(jì)算(詳細(xì)的差分格式和遺傳算法步驟第4章4.4中已經(jīng)給出，這里不再贅述)，辨識(shí)得到水庫(kù)冰熱擴(kuò)散系數(shù)隨溫度變化的數(shù)據(jù)點(diǎn)(圖5.4)。其中辨識(shí)的程序中，采用的時(shí)間和空間步長(zhǎng)分別取10S和0.5 cm,保證了所構(gòu)建的系統(tǒng)(5.10)的適用性。

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
[1]海冰熱力學(xué)系統(tǒng)解的穩(wěn)定性及其最優(yōu)化控制[D]. 李概.大連理工大學(xué) 2009
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本文編號(hào)：3513105