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2025-04-25 14:14:21南極冰蓋探測: 南極冰蓋探測是對南極大陸上覆蓋的厚層冰體進行的綜合考察活動。通過衛(wèi)星遙感、雷達測深、鉆探取樣等手段，科學(xué)家研究冰蓋的結(jié)構(gòu)、厚度、流動速度及底部地形等，以揭示南極氣候變化歷史、海平面變化趨勢及地球生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)。探測成果對理解全球氣候變化、保護生態(tài)環(huán)境具有重要科學(xué)意義，也為極地資源開發(fā)與環(huán)境保護提供決策依據(jù)。

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南極冰蓋探測資訊

中國科學(xué)家完成南極冰蓋深部探測突破自主研發(fā)設(shè)備填補極地遙感技術(shù)空白

此次實驗是超寬帶高光譜微波遙感技術(shù)在南極的首次成功應(yīng)用，相關(guān)方法論與技術(shù)指標(biāo)得到國際同行關(guān)注。

真ZHENG 271
2025-04-10
南極冰蓋探測

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南極冰蓋探測問答

2023-01-10 13:14:22Palas?協(xié)助南極氣象變化研究: 一直以來，南極洲不僅是冒險者的目的地，也是眾多科研人員關(guān)注的地方。遠離了城市的喧囂，這個地區(qū)一般沒有嚴重的大氣污染，適合氣象變化的研究?？蒲袡C構(gòu)對于氣溶膠測量儀有著嚴格的要求。憑借著Palas?氣溶膠測量經(jīng)驗，Palas? 研究人員Ann-Kathrin Go?mann女士隨著Palas? Cloud Droplet Analyzer云滴分析儀一路向南，現(xiàn)已到達南極，助力芬蘭氣象研究所（FMI）進行長期的氣象研究，共同守護地球生態(tài)家園。芬蘭氣象研究所（FMI）是歐洲主要的氣象研究機構(gòu)，對歐洲以及世界氣象研究有著深入的探索。鑒于南極洲的空氣污染較少，因此氣象研究所可以在這里研究氣候變化，氣候模型的創(chuàng)建以及回答有關(guān)大氣變暖和變冷之間相互作用的相關(guān)主題。南極洲Palas?守護南極氣象變化研究Palas? Cloud Droplet Analyzer云滴分析儀已經(jīng)在2022年8月就開始了漫長的旅程，幾周前，Palas? Cloud Droplet Analyzer云滴分析儀終于抵達南極洲。Palas? 研究人員Ann-Kathrin Go?mann女士也在2022年12月17日到達南極洲Marambio（阿根廷南極科考站所在地區(qū)），協(xié)助安裝Palas? Cloud Droplet Analyzer云滴分析儀并支持芬蘭氣象研究所的測量活動。Palas? 研究人員在南極科考站Palas?為此行做足了準(zhǔn)備，在出發(fā)前成立組會用于討論研究各項流程，對即將用到的Palas?儀器也做了細致的檢查。Palas? Cloud Droplet Analyzer云滴分析儀測量云氣溶膠，如南極地區(qū)大氣中的液滴和冰晶的尺寸分布和數(shù)量濃度，能夠幫助芬蘭氣象研究所分析大氣中液滴和氣溶膠的組成，研究其濃度和大小。除了Palas? Cloud Droplet Analyzer云滴分析儀外，Palas?還帶來了ENVI-CPC納米顆粒計數(shù)器，可以輔助Palas? Cloud Droplet Analyzer云滴分析儀，實現(xiàn)多樣化的顆粒物粒徑測量范圍。Palas? Cloud Droplet Analyzer云滴分析儀在氣象研究中是不可或缺的觀測儀器，其應(yīng)用范圍靈活，可應(yīng)用于大氣成分觀測、云的形成、冰成核過程、氣候變化研究等。Palas? Cloud Droplet Analyzer云滴分析儀在真實變化的大氣條件下，通過高分辨率測量粒徑分布和濃度，來了解現(xiàn)實狀態(tài)中的云形成過程，并在低濃度的條件下區(qū)分水和冰顆粒。Palas? Cloud Droplet Analyzer云滴分析儀將持續(xù)助力南極洲科考工作，共同守護生態(tài)環(huán)境。Palas? Cloud Droplet Analyzer云滴分析儀Palas? Cloud Droplet Analyzer云滴分析儀是一款高分辨率光學(xué)氣溶膠光譜儀，專門用于測量云氣溶膠（如液滴和冰晶）的尺寸分布和數(shù)量濃度。基于對單個粒子和高分辨率成分光散射（90°）的測量原理，可以區(qū)分液滴和冰晶。另外，Palas? Cloud Droplet Analyzer云滴分析儀可以報告云水含量以及平均液滴直徑。應(yīng)用領(lǐng)域原位云監(jiān)控環(huán)境研究氣候研究云形成冰核事件

2023-02-14 11:34:16南極千米冰川下的探索 | 用戶訪談

2022-11-21 13:53:40Picarro | 監(jiān)測南極地區(qū)水蒸汽、降水和積雪表面的同位素組成（δ18O、δD）: 在Picarro公司，我們樂于聽到研究小組如何將我們的系統(tǒng)運用到他們的項目中。來自圣彼德堡北極與南極研究所(AARI)的安娜·科薩切克(Anna Kozachek)撰寫了一篇短文，其中講述了她的團隊如何在南極環(huán)航探險 (ACE) 項目中使用Picarro L2130-i和L2120-i的詳情。南極環(huán)航探險(ACE)由萌?；饡?ACE Foundation)、瑞士極地研究所(SPI)和俄羅斯圣彼得堡的北極與南極研究所(AARI)共同組織發(fā)起。探險隊一起登上俄羅斯特列什尼科夫院士(Akademik Tryoshnikov)號考察船。探險隊此行的主要目的是環(huán)航南極洲，沿著環(huán)航路線進行海洋觀測和氣象觀測，同時對亞南極洲和南極諸島進行陸地觀測。探險隊從開普敦(Cape Town)出發(fā)，將于92天后返航。詳細路線圖此次探險活動承載著來自七個不同國家和地區(qū)的55名科學(xué)家著手進行的22個項目。這個名為“亞南極島嶼生態(tài)系統(tǒng)的演變及其現(xiàn)狀”的 AARI 項目涉及了若干項研究課題，包括湖泊沉積物取樣、島上土壤取樣、過去海平面變化的地貌觀測、大氣中懸浮微粒的測量和大氣水蒸汽的同位素組成。我們的實驗室，即AARI的氣候與環(huán)境研究實驗室，此行的主要考察任務(wù)是研究冰芯數(shù)據(jù)中的古氣候。在過去幾個世紀，南極洲長期缺少氣象站，人們記錄高頻氣候變化的唯一途徑就是測量南極洲不同位置處淺冰芯中的水穩(wěn)定同位素組成。然而，水穩(wěn)定同位素的記錄數(shù)據(jù)卻不能直接轉(zhuǎn)化為溫度等氣候參數(shù)。事實上，即使南極洲積雪的同位素組成（δ18O 或 δD）與降水的溫度緊密相關(guān)，也會受到南極洲不同地區(qū)沉積氣團的來源和運動軌跡的強烈影響。因此，在氣團登陸之前，必須限定南極洲周圍海域水團中水蒸汽的同位素組成。有了用來了解氣候系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)，人們在格陵蘭(Greenland)地區(qū)開展了類似的研究(Steen-Larsen et al.Clim.Past, 10, 377–392, 2014)。為了對水蒸汽分析做相應(yīng)補充，我們還計劃研究島嶼冰川上的積雪、粒雪和冰層同位素組成，還會研究冰川上的雪坑和淺冰芯。為了獲得有關(guān)同位素組成年際變化的信息，我們會根據(jù)每個島嶼上的雪積累率來選取采樣分辨率。測量設(shè)置為了測量水蒸汽同位素組成，我們采用了 Picarro 儀器和儀表。特列什尼科夫院士Akademik Tryoshnikov考察船會返航到德國不來梅哈芬市 (Bremerhaven)。我們從考察船在該市的起航點開始測量，即包括大西洋斷面以及 ACE 項目之旅的相關(guān)內(nèi)容。在從不來梅哈芬到霍巴特 (Hobart) 的途中，我們只使用了一臺儀器，即AARI 的Picarro L2120-i，外加由哥本哈根大學(xué)提供的、在Steen-Larsen et al., Atmos.Chem.Phys., 14, 7741–7756, 2014中所述的校準(zhǔn)裝置。從霍巴特到開普敦的第二站，我們還使用了我們的 Picarro L2130-i和 Picarro SDM。安裝詳情這使我們能夠善加利用考察船不同側(cè)面的兩個進氣口，并避免因校準(zhǔn)而產(chǎn)生的測量誤差；盡管如此，我們?nèi)远啻问褂昧藖碜宰灾菩?zhǔn)設(shè)備產(chǎn)生的相同蒸氣同時對儀器進行校準(zhǔn)。我們使用了位于考察船主甲板上的兩個進氣口，即海平面以上約10米。這兩個進氣口分別位于考察船的右舷和左舷。我們對進氣口使用了直徑為?”的銅管。將銅管加熱至50°C以免內(nèi)部蒸氣發(fā)生凝結(jié)。我們還使用了額外的泵來加快從外部向分析儀輸送空氣的速度。測量結(jié)果將所得數(shù)據(jù)與沿路線的天氣觀測資料（氣溫、相對濕度、風(fēng)速和風(fēng)向）以及氣團運動軌跡數(shù)據(jù)一起進行分析。在這里，我們可以得出初步結(jié)果。在大西洋上空，水蒸汽的同位素組成會隨氣候帶的變化而有所不同；而在南極海域上空，這個參數(shù)的變化幅度則在很大程度上取決于當(dāng)?shù)氐臍庀鬆顩r。我們總共獲得了約1000萬個數(shù)據(jù)點。作為該數(shù)據(jù)集的一個示例，我們展示了沿著從南極洲到彭塔阿雷納斯(Punta Arenas)的途中水蒸汽的同位素組成。如圖所示，Picarro L2130-i 相比 L2120-i更加精確，而在比較氘過量(d-excess)圖時也更加明顯。此外，當(dāng)大氣濕度遠低于儀器的靈敏度區(qū)間時，Picarro L2130-i的性能會優(yōu)于 L2120-i。兩臺校準(zhǔn)設(shè)備用來校準(zhǔn) Picarro 分析儀、Picarro SDM 和自制系統(tǒng)。在航行途中，我們發(fā)現(xiàn)這些設(shè)備各有利弊。首先，也是最重要的一點，Picarro SDM 較之自制設(shè)備具有更佳的用戶友好性。然而，軟件則禁止在大于 24000 ppm 的濕度水平下對儀器進行校準(zhǔn)，這一數(shù)值遠低于赤道處的濕度（編者注：我認為它實際上是 30,000 ppm，同時我承認你們的和其他的海洋船舶研究已經(jīng)將δ18O或δD繪制超過 40,000 ppm H2O – ig）。另一點是使用自制設(shè)備同時校準(zhǔn)多臺儀器的可能性，而這則是使用 SDM 無法實現(xiàn)的。最后，我們想提的是：在探險期間，所有的 Picarro 設(shè)備都能完美運行，以便我們能夠完成各種測量程序。Picarro設(shè)備為我們提供了各種工具，這些工具支持我們?yōu)楸碚鳉夂螂S著時間推移而發(fā)生變化所實施的實地研究和實驗室研究工作。冰芯數(shù)據(jù)在格陵蘭延續(xù)了近123,000年，而在南極洲則延續(xù)了800,000年。為了從這些豐富的記錄中開發(fā)出更加完整的氣候模型，需要獲得從海洋觀測和陸地觀測資料中收集的水蒸汽和表層冰研究的額外數(shù)據(jù)。

2022-12-30 11:41:53電力設(shè)備蒸汽冷凝水中乙二醇泄漏的早期探測: 背景礦物燃料與核電力設(shè)施使用換熱器，使工藝蒸汽冷凝回到液體形態(tài)。熱交換器的工作原理是，通過從一種介質(zhì)（蒸汽）中轉(zhuǎn)移熱量至另一種介質(zhì)（空氣、水、或乙二醇）中。很多新近的封閉式冷卻水系統(tǒng)、電力設(shè)施使用乙二醇（C2H6O2）作為熱傳遞液體，因為乙二醇有很高的熱傳遞效率。雖然乙二醇是超級好的熱傳遞流體，但如果它從冷卻器中泄漏并進入冷凝蒸汽中時，會造成嚴重問題。在升高的溫度與壓力下，水中乙二醇會降解為有機酸，會酸化冷凝液，導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)快速的腐蝕。有機酸的增長也會嚴重破壞離子交換樹脂床與礦物質(zhì)脫除塔。發(fā)現(xiàn)早期針孔大的熱交換器泄漏，對于保持維護電力設(shè)施與工藝設(shè)備的完整性，非常重要。雖然很多工廠使用痕量水平的胺來中和，來控制回路的pH，但這些胺常規(guī)地都是按照控制來自二氧化碳溶解產(chǎn)生的碳酸，來給藥的。乙二醇泄漏造成的有機酸的大量流入，很容易壓垮這種pH控制，并造成冷凝液明顯的酸化。問題電廠通常檢測pH與陽離子電導(dǎo)率來監(jiān)測蒸汽回路水的純度。然而，那些參數(shù)并不總是足夠。充分早地探測乙二醇的早期泄漏以預(yù)防顯著的下游問題十分重要。因為pH與陽離子電導(dǎo)率的偏離，僅僅在乙二醇分解之后才產(chǎn)生，這些檢測對于探測泄漏來說，經(jīng)常已經(jīng)太晚了。水中乙二醇在熱的高壓蒸汽回路中降解。如果熱交換器中發(fā)生泄漏，這種泄漏的現(xiàn)象在乙二醇降解之前，可能無法通過pH與電導(dǎo)率探測到。在這一點上，工藝設(shè)備（例如：礦物質(zhì)脫除塔、樹脂床、冷凝液拋光器、鍋爐、渦輪機等）可能已經(jīng)暴露在酸性的冷凝液或蒸汽中。乙二醇是一種含碳38.7%的有機分子，因此能夠使用在線、連續(xù)的總有機碳（TOC）分析來探測到。Sievers? M系列在線TOC分析儀能夠在乙二醇在冷凝液蒸汽中降解之前，更早地檢測到乙二醇的泄漏。解決方案在Sievers分析儀進行的實驗室研究中，Sievers M系列TOC分析儀表現(xiàn)出對乙二醇的回收率在97.3%－99.1% ，對于碳含量在0.5－25 ppm 碳（1.3－64.7ppm 乙二醇）。Sievers M系列TOC分析儀的回收率總結(jié)如下表：在圖2中，分析儀顯示出對檢測乙二醇有高的線性響應(yīng)?；诙炕厥章剩ā?7.3%），與高度的線性（R2=1.0000），Sievers M系列TOC分析儀很適用于檢測冷凝液蒸汽中寬廣范圍的乙二醇濃度。幾個著名的組織（EPRI、VGB、與 Eskom）建議100－300 ppb作為蒸汽循環(huán)補給水的合適的背景TOC水平。水或蒸汽循環(huán)中的這個TOC背景很好地位于Sievers M系列TOC分析儀的檢測水平0.03 ppb之上，同時這個TOC背景也足夠低，可以輕松檢測背景TOC濃度之上的乙二醇泄漏造成的TOC偏移。由于乙二醇泄漏造成的事故的成本，從設(shè)備維修與更換、以及停產(chǎn)期間損失的能量產(chǎn)出等方面，可能是成百上千美元。由于乙二醇有毒并有危險，額外的緩和被污染的冷凝水也非常關(guān)鍵。使用Sievers M系列在線TOC分析儀，冷凝蒸汽每2分鐘被分析一次，提供給設(shè)備操作者高解析度的數(shù)據(jù)，使用這些數(shù)據(jù)，可以快速識別并解決使用乙二醇溶液的熱交換器的泄漏。參考文獻1.Berry, D. and Browning, A. Guidelines for SelectingandMaintaining Glycol Based Heat Transfer Fluids.2011. Chem-Aqua, Inc.2.EPRI Lead in Boiler Chemistry R&D. PersonalCommunication. January 28, 2015.3.Ethylene vs. Propylene Glycol. www.dow.com.Accessed January4.22,2015.http://www.dow.com/heattrans/support/selection/ethylene-vs-propylene.htm.5.Heijboer, R., van Deelen-Bremer, M.H., Butter, L.M.,Zeijseink, A.G.L. The Behavior of Organics in aMakeup Water Plant. PowerPlant Chemistry. 8(2006):197-2026.Faroon, O., Tylenda, C., Harper, C.C., Yu, Dianyi,Cadore, A., Bosch, S., Wohlers, D., Plewak, D.,Carlson-Lynch, H. Toxicological Profile for EthyleneGlycol. 2010. US Agency for Toxic Substances andDisease Registry (ASTDR).7.Maughan, E.V., Staudt, U. TOC: The ContaminantSeldom Looked for in Feedwater Makeup and OtherSources of Organic Contamination in the Power Plant.PowerPlant Chemistry. 8(2006): 224-233.8.Rossiter, W.J. Jr., Godette, M., Brown, P.W., Galuk,K.G. An Investigation of the Degradation of AqueousEthylene Glycol and Propylene Glycol Solutions usingIon Chromatography. Solar Energy Materials. 11(1985): 455-467.9.Vidojkovic, S., Onjia, A., Matovic, B., Grahovac, N.,Maksimovic, V., Nastasovic, A. Extensive FeedwaterQuality Control and Monitoring Concept forPreventing Chemistry-related failures of Boiler Tubesin a Subcritical Thermal Power Plant. Applied ThermalEngineering. 59(2013): 683-694.

2023-06-12 14:28:56ASD | ASD Fieldspec 4 光譜儀在塑料污染探測方面的應(yīng)用: 隨著人類活動的增加，塑料垃圾在我們的日常生活中越來越常見。塑料污染對環(huán)境和生態(tài)造成了嚴重的影響，對人類的健康也有潛在的威脅。在這個背景下，如何高效地探測和處理塑料垃圾成為了全球環(huán)保領(lǐng)域的重要研究課題。傳統(tǒng)的塑料垃圾控制方案難以完全根除塑料垃圾的影響。近年來，新的探測方式已經(jīng)成為塑料垃圾問題的熱門解決方案。其中，遙感探測技術(shù)日益成為新的研究方向，今天我們來了解一篇相關(guān)論文，希望能夠增強人們對光譜技術(shù)在塑料垃圾探測和處理中的認識和了解，同時也提高大家對環(huán)保問題的意識和重視。ASD Fieldspec 4 光譜儀在塑料污染探測方面的應(yīng)用近年來，人們將重點放在利用衛(wèi)星、飛機和無人機的光學(xué)傳感器等遙感技術(shù)探測塑料垃圾。隨著對這些技術(shù)需求的不斷增加，至關(guān)重要的是，不僅要了解原始塑料的診斷光譜特性，而且要了解代表各種環(huán)境塑料的風(fēng)化和生物污染塑料的診斷光譜特性。目前，干塑料的光譜反射率已知，并已經(jīng)應(yīng)用于材料回收領(lǐng)域，但其僅限于干塑料測量的評估項目。為了能夠識別河流、港口和海洋等水生環(huán)境中的塑料垃圾，需要獲取塑料潮濕時或被淹沒時的光譜特征。此外，其他水成分，如沉積物或藻類，也可能會進一步影響塑料物品的反射信號。迄今為止，只有有限數(shù)量的高質(zhì)量數(shù)據(jù)集被發(fā)布在開放獲取的存儲庫中，數(shù)據(jù)集中包括潮濕塑料垃圾和水中塑料垃圾的高光譜測量。由于環(huán)境中的塑料在聚合物類型、顏色、透明度、厚度、狀態(tài)(原始的、生物污染的、風(fēng)化的、皺褶的)和濕度(干燥的、潮濕的、浸沒的)方面非常多樣化，因此在科學(xué)界內(nèi)構(gòu)建能代表塑料在許多不同方面的可靠數(shù)據(jù)集至關(guān)重要。基于此，在本研究中，由比利時奧斯坦德法蘭德斯海洋研究所、比利時根特大學(xué)水生生態(tài)學(xué)研究小組、佛蘭德技術(shù)研究所(VITO)、比利時布魯塞爾自然與森林水產(chǎn)管理研究所、研究基金會-佛蘭德斯(FWO)，比利時布魯塞爾組成的一組研究團隊收集了安特衛(wèi)普港碼頭和特姆斯橋附近謝爾特河自然條件下的原始、風(fēng)化和生物污染的塑料制品和塑料碎片樣品，同時選擇純原始塑料聚合物，進行塑料樣品人工風(fēng)化模擬、生物污染模擬，利用ASD FieldSpec 4地物光譜儀規(guī)范測量由不同聚合物組成的塑料樣品的干燥光譜反射率、潮濕和水下環(huán)境中（人工模擬環(huán)境）的光譜反射率，提出了一個利用ASD FieldSpec 4地物光譜儀獲得的宏觀塑性樣品的高光譜反射率數(shù)據(jù)集。在人工風(fēng)化實驗中使用的紫外線室的參數(shù)在原始塑料標(biāo)本上進行誘導(dǎo)生物膜生長實驗的水族館裝置實驗裝置：(a)實驗室設(shè)置(b)筒倉罐設(shè)置結(jié)果光譜（b）顯示低均勻場樣品的偽重復(fù)，光譜(c)是所有偽重復(fù)的均值聚合物概述及研究期間進行的處理結(jié)論本研究創(chuàng)建了一個數(shù)據(jù)集，其中包含10種塑料聚合物的光譜數(shù)據(jù)，這些聚合物經(jīng)過了人工風(fēng)化和人工生物污染處理，以及現(xiàn)場采集的塑料樣品光譜數(shù)據(jù)。采集到的光譜可以作為未來遙感塑料檢測技術(shù)的參考，有助于通過光譜分析了解塑性檢測的復(fù)雜性。并不是所有可能的場景都可以以實驗的方式進行測量，因此該數(shù)據(jù)集可以進一步用于比較和補充數(shù)值模擬。本文中所描述的數(shù)據(jù)集旨在通過增加關(guān)于原始塑料樣品、人工風(fēng)化和被生物污染的塑料樣品的高光譜反射率的新信息，來補充現(xiàn)有的數(shù)據(jù)集。此外，該數(shù)據(jù)集提出了在各種水濁度條件下獲得的塑料光學(xué)特征，通過在選定濃度的水中添加沉積物或藻類而獲得?？傊?，遙感技術(shù)可用于海洋塑料污染的探測、觀察和監(jiān)測。然而，由于缺乏對環(huán)境塑料光學(xué)特征的了解，在設(shè)計適合檢測塑料污染的算法方面就可以邁出一小步。所提出的高光譜數(shù)據(jù)集是在了解塑料碎片暴露于自然介質(zhì)(如紫外線輻射或生物污染)時的光學(xué)特征方面向前邁進了一步。此外，根據(jù)所提供的數(shù)據(jù)，可以研究生物污染和風(fēng)化對不同聚合物的影響。最后，在本數(shù)據(jù)集中還描述和評估了塑料聚合物的條件(即干燥、潮濕或浸沒在不同濁度下)。因此，本研究預(yù)計該數(shù)據(jù)集將有助于光譜波段的釋義，并協(xié)助開發(fā)用于在(半)操作環(huán)境中觀察、監(jiān)測和識別塑料的算法。

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