脉冲电流对电化学除氯的影响

目的探究不同电流密度下,直流和脉冲2种电流模式对钢筋混凝土电化学除氯的影响,降低钢筋渗氢量,减小通电后阴极产生的氢气使钢筋发生氢脆的风险,提高除氯效率,改善电化学除氯效率的均匀性。方法通过在电流密度为2、3、4A/m2的条件下,对混凝土进行直流和脉冲电流电化学修复,测定处理后的钢筋的释氢电流,计算释氢总电量,来表示钢筋渗氢量,对比处理后强电流区和弱电流区混凝土的氯离子含量,分析2种方式除氯效率的均匀性,同时用扫描电子显微镜观察电化学除氯前后混凝土的微观结构。结果计算得到不同通电电流密度下钢筋的释氢总电量和除氯效率,脉冲电流的释氢总电量比直流电流低约20%,而除氯效率提高了约10%。结论增加电流密度可以提高除氯效率,但是会增加钢筋发生氢脆的风险。相较于直流电流,脉冲电流电化学修复可以降低钢筋渗氢量,显著提高弱电流区的除氯效率,从而改善除氯效率的均匀性。

海洋激光雷达测量水体剖面偏振信号的仿真模拟

基于蒙特卡洛模拟方法,建立了一个水中激光偏振辐射传输模型,用于模拟分析船载偏振激光雷达水体垂直剖面的偏振探测回波,分析了不同光学参数的水体和激光雷达测量模式下的偏振测量误差。使用高斯分布设置了三种深度分布在10~30 m的低、中、高浓度散射层,其叶绿素a峰值浓度分别为0.1 mg/m^(3)、1 mg/m^(3)和10 mg/m^(3)。模拟了激光发射波长为532 nm,接收视场角为10~1000 mrad的船载海洋激光雷达的偏振回波信号,并分析了影响偏振测量误差的主要因素。研究结果表明,由于激光在水中的多次散射过程,随着探测深度、叶绿素a浓度和接收视场角的增大,激光雷达接收光信号的单次散射率不断降低,导致激光雷达直接测量的退偏振比的误差随之增大。以100 mrad接收视场角为例,中浓度散射层情况下,在散射层上(0~10 m)、散射层中(10~30 m)和散射层下(30~40 m)的退偏振比相对误差分别为16%、125%、281%;在散射层中,低、中、高三种浓度散射层的退偏振比相对误差分别为54%、125%、731%。视场角从10 mrad增大到1000 mrad时,退偏振比相对误差逐渐增大,在中浓度散射层情况下,其在散射层上、散射层中和散射层下的变化范围分别为6%~28%、17%~452%和10%~734%。文中结果表明,偏振海洋激光雷达探测水体退偏振比时,由于多次散射过程的影响,传统的退偏振比算法会引入较大误差,有必要在反演算法中对其进行校正,以提高激光雷达的探测精度。

近180°水中悬浮颗粒物体积散射函数测量

针对目前国内外现有的体积散射函数测量系统在后向小角度散射测量上的局限性,提出了基于离轴反射式光路的近180°水体体积散射函数测量方法并研发了实验室测量系统。系统采用离轴抛物面反射镜,将后向小角度散射光和入射激光分离,减小了系统后向小角度散射的测量盲区,而且能够获取全方位角的后向小角度散射光信号。选取聚苯乙烯标准粒子用于测量系统定标检验,结果表明,定标后的测量系统能够完成在173°~179.4°范围内水中悬浮颗粒物体积散射函数的测量,角度分辨率为0.01°。经对比分析,体积散射函数测量值与米散射理论值具有很好的一致性,验证了系统测量近180°水体体积散射函数的准确性和可行性。

紫外光谱法海水硝酸盐原位检测技术研究进展

硝酸盐是全球海洋观测系统确定的海洋基本变量之一,对海洋生态系统健康有着直接且重要的影响。基于紫外光谱法的硝酸盐检测技术具有无试剂、方便快捷、检测精度高等优点,是硝酸盐原位检测的重要发展方向。基于此技术已出现了多种商用传感器,但目前在复杂环境中长期监测的可靠性和准确性仍有不足。本文系统归纳了紫外光谱法硝酸盐原位检测技术的原理、补偿及校准技术、现场布放与观测需要解决的关键问题,以及国内外硝酸盐传感器的现状,分析了硝酸盐原位检测技术的发展趋势,并指出了紫外光谱法未来应着重解决的核心问题和技术发展方向。

An improved method of absolute calibration to satellite altimeter: A case study in the Yellow Sea, China

An improved absolute calibration technology based on indirect measurements was developed through two probative experiments, the performance of which was evaluated by applying the approach to in situ sea surface height （SSH） at the Tianheng Island （tidal gauge） and the satellite nadir （GPS buoy）. Using Geoid/MSS （mean sea surface） data, which accounted for a constant offset between nadir and onshore tidal gauge water levels, and TMD （tidal model driver）, which canceled out the time-varying offsets, nadir SSH （sea surface height） could be indirectly acquired at an onshore tidal gauge instead of from direct offshore observation. The approach extrapolated the onshore SSH out to the offshore nadir with an accuracy of （1.88±0.20） cm and a standard deviation of 3,3 cm, which suggested that the approach presented was feasible in absolute altimeter calibration/validation （Cal/Val）, and the approach enormously facilitated the obtaining SSH from the offshore nadir.

海洋涡旋遥感:进展与挑战

海洋涡旋数量大、分布广、含能高、裹挟强,是研究物质循环、能量级联和圈层耦合的理想载体。对涡旋的全生命周期追踪观测成为21世纪以来海洋遥感领域最重要的进展之一,并引发了新一轮涡旋研究的热潮。本文从涡旋的温度异常、物质示踪、旋转流场和闭合拓扑等特征出发,简述了红外辐射计、可见光扫描仪、微波高度计、合成孔径雷达等遥感技术在涡旋观测中的机理和方法,重点阐述了卫星高度计涡旋识别与追踪算法及其在涡旋形态学、运动学和动力学中的应用。基于虚拟星座下的多参数遥感,介绍了涡旋在海洋、大气、生态等交叉学科领域的前沿应用和最新进展。指出当前涡旋遥感发展面临的亚中尺度、垂直结构、跨学科研究等3大挑战,展望了新一代遥感技术在未来海洋科学特别是涡旋海洋学研究中的应用前景。

海洋三维遥感与海洋剖面激光雷达

本文从海洋与气候变化等重大前沿科学与应用对空间海洋观测系统的需求出发,基于当前国内外空间激光技术水平与前期海洋激光遥感的探索,提出了海洋遥感从二维向三维发展的紧迫性,并将海洋剖面探测激光雷达作为未来"海洋三维遥感"的主要技术手段。本文对近50年国内外激光海洋剖面探测技术的理论与应用、基础性关键探测机理问题,尤其是近10年来的试验性探索及其在多个海洋科学问题中的应用进行了综述。结合中国自主"观澜号"海洋科学卫星计划中海洋剖面探测激光雷达的系统论证与指标要求,提出了未来海洋剖面探测激光雷达发展路线图建议以及中国有望率先在空间海洋剖面激光探测领域取得突破的设想。

海洋剖面激光雷达探测中颗粒物偏振散射问题

垂向层化是海洋水体的基本特征之一,几乎所有海洋学科的测量与分析都需要直接或间接的剖面信息。激光雷达是目前唯一可以遥感方式获得百米级海洋剖面信息的手段,激光雷达水体回波信号主要受水分子与水体颗粒物吸收、散射作用的共同影响。从激光雷达的后向180°散射信号中反演水体颗粒物成分时,活体浮游植物及其降解物、无机颗粒(悬浮泥沙)、浮游动物、气泡等颗粒物在粒径、组分、形状、内部结构等方面的复杂性决定了水体光学特性的复杂性。180°处的体散射系数β(π)是激光雷达水体探测的基本参数,然而不同浮游植物颗粒的散射相函数在180°处相差10倍。目前的模拟仿真中采用的仅具有普适意义的Petzold体散射函数或Voss&Fry穆勒矩阵偏振参数,与具体的遥感探测水体的体散射函数或穆勒参数有很大的差别。针对这个激光雷达中最重要的基础性问题之一,也是主被动光学海洋观探测中的基本问题,进行了综述,并参考国际相关研究人员近些年的一些研究成果,试图提出后续应当重点解决的理论与技术问题。