《极地研究》征稿简则

《极地研究》是集中反映南北极多学科考察研究成果的综合性学术刊物。它是极地科学工作者发表最新研究成果的园地,也是进行国际国内极地考察研究学术交流的窗口。本刊主要刊登以极地为研究对象或以极地为探测平台的基础研究、应用研究和高技术研究成果,反映该领域的新发现、新创造、新理论和新方法。具体报道范围包括极地冰川学、极地海洋科学、极地大气科学、极区空间物理学、极地地质学、极地地球物理学、极地地球化学、极地生物与生态学、极地医学、南极天文学、极地环境监测、极地工程技术、极地信息以及极地政策研究与管理科学等。

《极地研究》征稿简则

《极地研究》是集中反映南北极多学科考察研究成果的综合性学术刊物。它是极地科学工作者发表最新研究成果的园地,也是进行国际国内极地考察研究学术交流的窗口。本刊主要刊登以极地为研究对象或以极地为探测平台的基础研究、应用研究和高技术研究成果,反映该领域的新发现、新创造、新理论和新方法。具体报道范围包括极地冰川学、极地海洋科学、极地大气科学、极区空间物理学、极地地质学、极地地球物理学、极地地球化学、极地生物与生态学、极地医学、南极天文学、极地环境监测、极地工程技术、极地信息以及极地政策研究与管理科学等。《极地研究》创刊于1988年,季刊,每年3月、6月、9月和12月出版,国内外公开发行。本刊设有研究综述、研究论文、研究快报、研究进展、极地动态等栏目。

《极地研究》征稿简则

《极地研究》是集中反映南北极多学科考察研究成果的综合性学术刊物。它是极地科学工作者发表最新研究成果的园地,也是进行国际国内极地考察研究学术交流的窗口。本刊主要刊登以极地为研究对象或以极地为探测平台的基础研究、应用研究和高技术研究成果,反映该领域的新发现、新创造、新理论和新方法。具体报道范围包括极地冰川学、极地海洋科学、极地大气科学、极区空间物理学、极地地质学、极地地球物理学、极地地球化学、极地生物与生态学、极地医学、南极天文学、极地环境监测、极地工程技术、极地信息以及极地政策研究与管理科学等。

中国极地研究中心(中国极地研究所)

中国极地研究中心(中国极地研究所)是自然资源部直属事业单位,公益一类,正司级,简称极地中心。主要职能是开展极地科学研究、极地业务和极地考察,在履行职责过程中坚持和加强党的全面领导。极地中心现有专业技术人员170余人,其中高级专业技术人员75人,中级专业技术人员79人,国家级领军人才5人,自然资源部高层次科技创新人才11人,上海市浦江人才3人,上海市明珠计划人才3人,享受国务院政府特殊津贴7人。科研队伍中涌现出国家级创新团队1个,自然资源部科技创新团队1个。

认识极地 保护极地 利用极地 推动构建人类命运共同体 2024中国极地科学学术年会在太原召开

为进一步推动极地科学与技术发展,展示我国极地考察40年学术成果,近日,由中国极地研究中心(中国极地研究所)和中国海洋学会联合主办,太原理工大学和山西省能源互联网研究院共同承办的2024中国极地科学学术年会在山西太原隆重开幕。极地科学学术年会是全国极地科技工作者开展学术交流的最高级别会议。本届年会以“认识极地,保护极地,利用极地,推动构建人类命运共同体”为主题。大会发布《南极清洁能源利用技术十二年发展纲要》(以下简称《发展纲要》),邀请专家学者作主题报告,为《极地研究》青年优秀论文颁奖。中国极地研究中心主任刘顺林出席并主持主议。

极地船型冰区强弱构件冰载荷分配

为了探究极地船型冰区结构横骨架式次要构件(骨材)与主要支撑构件(PSM)之间连接构件处的冰载荷分配规律,提出适用于骨材与PSM间连接构件处载荷的工程实用化计算方法。基于国际船级社协会极地船级规范中的设计冰载荷,提出横骨架式构件在设计冰载作用下由骨材承载分配至PSM处的载荷的工程实用化计算方法;将《散货船和油船共同结构规范》(HCSR)中的强弱构件间载荷分配方法拓展应用于极地船型冰区骨材与PSM间冰载荷分配中,在某极地科考船舯部冰带区有限元模型外板上施加设计冰载荷,根据舷侧横骨架式典型节点的应力计算出骨材与PSM间连接构件处的冰载荷值。计算结果表明,通过数值计算得到的载荷值与采用工程实用化计算方法得到的载荷值基本一致,HCSR中强弱构件间载荷分配方法可应用于极地船型中,横骨架式由骨材承载分配至PSM处的冰载荷工程实用化计算方法有效,研究结果可为后续极地船型冰区结构连接构件结构设计提供设计输入。

湖冰作为极地海冰技术中试基地的探讨

极地海冰技术验证需在不同环境中开展测试,渤海海冰的不稳定性无法保障反复的长期试验时间,寻求利用国内寒区湖泊作为中试基地,解决室内缺少接近极地条件的中试难题。为此,在含章湖、青海湖、乌梁素海和呼和诺尔湖开展湖冰生消、物理性质、力学性质等调查研究,并与南、北极海冰的物理和力学性质进行对比评估。结果表明,含章湖、青海湖、乌梁素海湖和呼和诺尔湖均有时间充裕的冰封期。呼和诺尔湖冰厚最大,超过1 m;乌梁素海冰厚超过50 cm;含章湖和青海湖冰厚相似,最大冰厚超过30 cm。含章湖、青海湖和乌梁素海冰晶体均以柱状冰为主,与极地一年冰晶体结构相似。含章湖和青海湖冰的盐度及密度与北极夏季海冰相似。含章湖冰的单轴压缩强度比极地夏季海冰强度高;乌梁素海湖冰强度与南极普里兹湾固定冰强度相似。研究结果表明国内一些湖泊可作为极地海冰技术验证的中试基地。

极地低温下混凝土填充GFRP拉挤管黏结性能试验研究

纤维增强聚合物(FRP)管与混凝土之间的界面黏结是二者之间荷载传递的必要条件和共同作用的重要前提.为了探究混凝土填充GFRP管(CFFT)在极地等严寒环境下的黏结性能,在20~-80℃的不同低温条件下,对12个圆形和16个方形CFFT进行了推出试验,得到了GFRP管-混凝土界面的黏结-滑移曲线和典型破坏模式.研究了低温水平(T=20℃、-30℃、-60℃、-80℃)、界面类型(黏砂和未黏砂)、径厚比(D/t=30.0、31.3、37.5、50.0)、截面类型(圆形、方形)和FRP管制造工艺(拉挤成型、纤维缠绕)对黏结性能的影响.试验结果表明:除推出破坏外,部分方形黏砂试件表现为角部开裂;低温改善了GFRP管与混凝土的黏结性能,且20~-60℃温度段对黏结性能的影响强于-60~-80℃温度段;黏砂可显著提高CFFT的界面黏结强度(-60℃下,圆形黏砂试件黏结强度可增加到未黏砂试件的2.18倍,方形黏砂试件黏结强度可增加到未黏砂试件的7.93倍);D/t与黏结强度呈负相关;圆形CFFT的黏结强度高于方形CFFT;拉挤管的黏结强度低于纤维缠绕管,这表明GFRP管-混凝土的界面黏结强度主要受摩擦力(环向约束压力)影响.最后在试验的基础上,提出了CFFT在低温下黏结强度的预测模型.本研究可为CFFT构件在极地低温下的应用提供参考.

极地低温下CFRP筋与混凝土黏结性能数值分析

为进一步了解极地低温下碳纤维增强复合材料(CFRP)筋与混凝土的黏结性能,在现有试验的基础上,采用ABAQUS软件建立考虑CFRP筋表面特征的数值模型,分析64种工况,研究低温下CFRP筋直径、肋高、肋宽与混凝土保护层厚度等参数对黏结性能的影响。结果表明:考虑CFRP筋表面特征的数值模型可以较好地表征CFRP筋与混凝土之间的应力传递,能够反映低温下CFRP筋与混凝土的损伤情况与黏结破坏机制;低温可显著提高CFRP筋-混凝土的黏结强度;在低温下,随着CFRP筋直径的增加,CFRP筋与混凝土的黏结强度降低,同时弱化了低温对黏结强度的增强效应;随着CFRP筋肋高的增加,CFRP筋-混凝土的低温黏结强度呈现先提高后降低的趋势,肋高为筋材直径8%时黏结强度达到最大值;CFRP筋肋宽的变化主要影响黏结滑移曲线的形状;相比常温试件,在低温下试件发生拔出破坏时的混凝土保护层厚度更大。

基于相场法的极地船舶结冰再辉过程模拟

极地船舶结冰是空气或海水中的过冷液滴落到船上后形成的。过冷液滴中的结晶核形成后,晶核进一步凝固放热使液滴温度重新回到凝固点并形成冰水混合物的过程被称为再辉,这是冻结阶段的开始。使用相场法,对不同过冷度下结冰再辉过程进行模拟,研究再辉后的结冰形貌和冰相比例。结果表明,过冷度对再辉结果有一定影响,再辉过程中的枝晶生长速度先快后慢,再辉结束后的冰相比例随过冷度增大而增大,过冷度从30K增至45K时,冰相比例从11.92%增至29.17%。

极地高密度烧结雪层无侧限压缩离散元分析

从新雪变成老雪的过程叫作“烧结”,对雪层进行人工压实和烧结是建设极地机场跑道的主要方法,雪层烧结使雪颗粒间胶结尺寸增加,雪层强度增强。为探究人工压实烧结雪层在无侧限压缩荷载下的胶结接触破坏规律和承力机理,本研究采用三维离散元方法模拟了密实烧结雪层无侧限压缩试验,在室内试验结果基础上构建雪的胶结接触模型并标定接触参数,通过建立压实烧结雪离散元模型,进行了无侧限压缩加载模拟。模拟的结果验证了离散元模拟的有效性并表明:(1)在无侧限压缩下,密实烧结雪试样在剪切带区域发生集中胶结破坏,胶结断裂主要归因于接触在受拉状态下受剪;(2)冰雪颗粒的破碎会影响冰雪道面的抗剪强度,因此需要慎重考虑高应力对内摩擦角的影响。本研究将为极地地区通过压实烧结雪层简单现场试验预测其复杂应力路径下的力学特征提供科学支持。

考虑极地船舶航行风险的A^(*)路径规划算法

传统A^(*)算法没有考虑海冰带来的航行风险因素,无法直接应用于北极船舶路径规划。针对这一问题,引入极地航行限制评估风险指标系统(POLARIS)风险模型,通过分析网格化的海冰密集度和海冰厚度数据,建立北极通航风险模型,制作航行风险地图,从添加风险损失函数和优化启发函数两个方面改进传统A^(*)算法,提出Risk-A^(*)路径规划算法,实现风险和效率不同偏好下的最优航线规划。仿真结果表明:Risk-A^(*)路径规划算法在航线长度、穿过风险水域的数量等方面与传统算法相比具有较大的优势,可为船舶北极航行提供安全高效的路径。

中国极地海洋装备的发展探索与技术需求

极地海洋装备是人类参与极地活动的主要载体。该文提出了极地海洋装备体系的划分建议,并结合我国极地海洋装备的发展历史,以及国内外同类装备的对比分析,找出我国未来极地海洋装备需要重点关注的方向。同时提出了极地船舶的9个技术学科方向并结合重型破冰船的工程研发现状,重点举例并阐述了主要技术需求,为后续我国开展相关装备技术研究提出了指导方向和参考建议。

“冰路征程——中国极地考察40周年成就展”简报

2024年6月28日,由自然资源部、新华社、中国国家博物馆共同主办,自然资源部宣传教育中心和中国极地研究中心(中国极地研究所)联合承办的“冰路征程——-中国极地考察40周年成就展”在中国国家博物馆正式面向公众展出。

自主水下航行器在极地的应用现状与关键技术

自主水下航行器(AUV)具有自主灵活、机动性强、扰动小和可塑性强等优点,是克服极地冰盖限制,探索两极冰下世界的重要方式。梳理各国极地AUV技术的发展与部署现状,介绍部分典型极地AUV的配置、应用与技术参数等,并对极地AUV关键技术进行详细分析,包括总体设计及优化技术、冰下导航与通信技术、极地布放回收技术、低温防护技术等内容。结合极地特殊环境条件与冰下作业需求,讨论极地AUV的未来发展趋势,为后续极地AUV的研制提供参考。

中国极地考察四十载

2024年,我们站在新时代的这端,激情满怀地回望40年壮丽的极地科考征程。自1984年,中国首次踏上南极的冰原,将五星红旗插上南极洲的大地,那片遥远的白色大陆便与中国的极地科学考察结下了不解之缘。遥想1983年9月的那个秋天,中国代表团首次以观察员的身份出席第12次《南极条约》协商国会议。由于当时中国并未在南极建立考察站,所以被归人了缔约国。每当会议讨论到实质性内容或进人表决议程时,中国代表就会被“请”到会议厅外面喝咖啡,连表决的结果也不被告知。

极地科考船防污染设计优化

基于某极地科考船规格书及极地规范,主要阐述了该船在防污染设计方面为满足极地排放的要求,通过对油类、生活污水、固体垃圾、柴油机排气硫含量及氮氧化物含量等几方面进行深入研究,梳理出需特别注意的事项,制定了解决措施,对相关设备配置和系统设计进行了优选优化,达到满足极地绿色环保要求的目的。

极地钻探用铝合金双壁钻杆结构强度的有限元分析及试验研究

为了实现钻穿冰盖、直接获取冰下基岩样品的科研目标,本文设计了一种极地钻探用铝合金双壁钻杆,使钻杆可以满足极地上覆积雪层、冰层、冰岩夹层和冰下基岩等不同地层的空气反循环、水力反循环、绳索取心钻进相配合等钻进需求。依据铝合金双壁钻杆在极限拉伸、极限拉扭组合工况下的受力情况,开展了双壁钻杆的有限元分析,并对双壁钻杆外管与钢接头连接试样进行了拉伸试验与扭转试验。双壁钻杆有限元分析结果表明:在极限拉伸和极限拉扭组合工况下铝合金双壁钻杆中产生的最大应力分别为183.8 MPa与161.9 MPa,均小于铝合金材料的屈服强度489.99 MPa。双壁钻杆外管与钢接头连接试样强度试验结果也表明:拉伸试样破坏时的极限可承载拉力为399.5 kN,远大于提升1000 m双壁钻杆所需的拉力(208.11 kN);扭转试样破坏时的极限可承载扭矩为8264.7N·m,同样大于钻杆在正常钻进过程当中所承受的最大扭矩(1990.56 N·m)。上述结果表明,极地钻探用铝合金双壁钻杆设计方案可以满足极地钻探使用要求。

科考型自主无人潜航器在极地的应用以及未来发展趋势

随着极地科考朝更广范围、更深空间、更多数据的方向发展,无人装备开始高频出现在各国的极地科考队中,帮助科研人员对极地环境形成更为全面和深刻的认知。自主无人潜航器(autonomous underwater vehicle, AUV)凭借其自主无人且功能全面的优点,在新世纪逐渐成为了极地水下科考不可或缺的装备,故有必要对应用在极地的科考型AUV进行梳理并分析其未来发展趋势。文中首先对AUV进行了基本的介绍;然后总结了全球范围内30次极地AUV任务,分析了AUV在极地的主要用途和优势;而后叙述了AUV在极地应用时所遇到的挑战,并结合这些挑战对适用于极地的科考型AUV发展趋势进行了展望;同时也对适配AUV等无人装备的新一代极地科考母船的设计提出了思考。

极地环境下圆管液滴撞击特性分析

覆冰是威胁极地环境下海洋工程装备上部设施安全运行的潜在危险,而液滴收集系数反映了结冰对象捕获过冷却液滴的有效程度,因而是覆冰生长预测的关键参数。本文采用欧拉法对颗粒两相圆柱绕流进行数值仿真,通过研究液滴的斯托克斯数(St)和液滴雷诺数(Rew)两个关键因素,对液滴运动轨迹的影响规律进行分析。研究发现,斯托克斯数对液滴运动轨迹影响明显,在St较大(St>1)时,收集系数完全取决于St,而Rew的影响较弱,随着Rew的增加,整体收集系数和局部收集系数缓慢减小;在St较小(0.26<St<1)时,随着Rew的增加,局部和整体收集系数显著减小;由于流体在圆柱下游形成漩涡,在St<0.26时具有更大的随流性,驱使液滴卷吸入圆柱尾部近壁区,甚至与圆柱后壁发生碰撞,使得局部和整体收集系数随Rew增加而变大。