极地研究

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2026, 38 (1): 0-0.

摘要 ( 8 )

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学科：极区空间物理学

中国南极中山站天文观测系统

纪拓, 姜鹏, 杨臣威, 李正阳, 李晓燕, 江海, 程昊文, 张毅, 周宏岩, 潘翔, 周星宇, 胡泽骏, 王哲超, 李运, 陈超, 丛迦南, 张尧, 杨一桥

2026, 38 (1): 1-20. DOI: 10.13679/j.jdyj.20250052

摘要 ( 26 )

我国南极天文观测以位于南极内陆冰盖最高点冰穹A的昆仑站为起点, 已在此部署了一系列光学红外巡天望远镜, 并在系外行星搜寻等领域取得重要进展。为拓展观测维度、充分利用南极不同台址的独特优势, 我国近年来逐步在位于海岸区域的中山站布局光学天文观测能力。本文介绍了在第38—41次中国南极考察期间, 于中山站成功构建的一套多功能天文观测系统, 包括一组由4台150 mm口径望远镜构成的宽视场测光阵列、1台310 mm口径快速跟踪望远镜以及配套的观测平台与自动化圆顶。越冬运行期间, 开展了观测精度标定、探测频次统计、极限星等验证及小行星观测等实验。实测表明, 该系统具备对暗弱目标的高灵敏度探测能力, 并能利用高纬度连续观测窗口实现对同一目标的高频次监测。该系统的建成与常态化运行, 标志着我国在南极具备昆仑站深场观测与中山站高频次、宽视场观测相结合的双站协同观测能力, 为时域天文学、近地天体监测等前沿研究提供了新的实验平台。

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学科：极地大气科学

两极地区臭氧低值特征及极端事件的对比分析

徐雯雯, 吴凡, 沈沛洁, 周海波, 徐婷

2026, 38 (1): 21-31. DOI: 10.13679/j.jdyj.20240082

摘要 ( 14 )

本文使用1979—2022年ERA5再分析数据对两极地区臭氧特征进行对比分析。结果表明, 两极地区上空臭氧总量及纬向偏差的分布特征均显示出明显差异。北半球臭氧在冬季最低, 而南半球臭氧在春季最低。北极臭氧低值区具有明显的月变化, 而南极地区在8—10月出现明显低值。过去44年, 北极臭氧低值区臭氧浓度呈现出上升趋势, 而南极地区呈现出下降趋势。其中, 北极地区臭氧浓度在夏季呈现增强趋势, 而在秋冬季节呈现减弱趋势, 南极地区均呈现下降趋势。相较之下, 南极地区更容易出现臭氧损耗极端事件, 而北极地区更容易出现一般事件。南极仅在春季出现极端事件, 无一般事件的出现; 而北极仅在冬季发生过一次极端事件, 更容易出现一般事件, 秋季最多而冬季次之。近11年来, 无论是南极地区极端事件还是北极地区一般事件的发生频次较之前都有所减少。

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学科：极地遥感

南极航空摄影测量技术发展与应用

郭灿文, 张连伟, 赵现仁, 邢喆, 杨晓彤, 王伟轩

2026, 38 (1): 32-40. DOI: 10.13679/j.jdyj.20240093

摘要 ( 10 )

南极是研究全球气候变化和关乎人类未来可持续发展的关键区域。航空摄影测量技术作为一种高效、高精度的遥感技术, 一直以来在南极地区的科学研究和环境监测中发挥着重要作用。本文论述了南极航空摄影测量的发展历程, 回顾并总结国内外南极航空遥感观测计划与成果, 分析了航空摄影测量技术在南极的主要应用方向。同时, 针对南极考察的特殊性, 探讨了南极航空摄影测量技术的应用难点, 对航空摄影测量的未来应用方向进行展望。旨在认识我国南极航空摄影测量技术与国外的发展差距, 尝试为我国南极航空摄影测量的未来发展提供参考。

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学科：极地遥感

基于卫星测高重力数据提升北极海底地形模型精度方法的研究

吴浠瑗, 范雕, 刘城涛, 谢东兴

2026, 38 (1): 41-51. DOI: 10.13679/j.jdyj.20240077

摘要 ( 10 )

提升北极海底地形模型精度, 对于开展北极航道研究具有重要意义。IBCAO V4.2模型因融合多源声呐数据而在北极相关研究领域中占据重要地位, 而联合水深数据和重力数据构建海底地形模型的方法相较于仅依靠水深数据构建模型具有明显的优势, 其中重力地质方法(gravity-geologic method, GGM)正是一种能有效联合水深数据和重力数据构建海底地形模型的方法。本文针对GGM在北极海域海底地形模型构建中地理网格的变形问题及其关键参数密度差异的求解难题, 提出了一种在极球面投影条件下, 利用回归分析解算密度差异常数, 进而使用GGM反演海底地形的途径和方法。该方法以格陵兰海东侧海域为试验区, 结合SDUST_GA_2022卫星数据及部分船载实测水深数据, 构建了覆盖面积约7.6×104 km2的海底地形模型, 称之为AO1-GGM模型。该模型利用船载实测水深数据进行外部验证, 与IBCAO V4.2模型及仅依靠船载实测水深数据构建的AO1-Grid模型进行对比, 结果表明: (1)在船载实测水深数据缺乏区域, AO1-GGM模型可借助极区海洋重力异常信息刻画地形细节, 其表现优于AO1-Grid模型; (2)对比IBCAO V4.2模型, AO1-GGM与实际情况贴合度更高, 在均方误差、均方根误差等评估指标上检核结果更优, 精度提升约35.01%, 且检核误差离散程度更小。综上可知, 通过融合多源声呐和卫星测高重力数据, 本研究可显著提升北极海底地形模型的精度。

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京师一号卫星在格陵兰遥感制图中的应用

赵天成, 章影, 张思诗, 刘旭颖, 张宝钢, 何佳欢

2026, 38 (1): 52-62. DOI: 10.13679/j.jdyj.20240071

摘要 ( 18 )

京师一号(BNU-1)小卫星是我国首颗专门面向极地环境变化监测的低成本遥感小卫星。卫星采用了独特的时空分辨率组合, 并针对极地高返照率、高动态的成像特点, 运用了在轨变曝光等成像技术, 使其在极地环境监测方面展现出优势。本研究基于BNU-1卫星获取的2020年及2021年的全格陵兰遥感数据, 采用分段拉伸技术, 完成了两期全格陵兰遥感影像镶嵌图。在目视效果和灰度层次丰富度方面, 本方法均优于常用的线性拉伸方法, 能更好地保留地表特征信息, 并有效增强极地影像中各类地物特征的辨识度。两期数据几何分辨率达到80 m, 为格陵兰环境变化研究提供了较高的逐年分辨率遥感数据, 是国产低成本遥感小卫星应用于极地环境监测领域的全新尝试。

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学科：极地生物与生态学

南极半岛海域四种绵鳚科鱼类矢耳石形态特征研究

尹开元, 张然, 妙星, 李海, 林龙山, 王芮, 张静

2026, 38 (1): 63-72. DOI: 10.13679/j.jdyj.20240020

摘要 ( 15 )

南大洋绵鳚科鱼类是南大洋鱼类种类最多的科系之一, 但目前仍然缺乏对该科鱼类的研究。本研究基于中国第38次南极考察在南设得兰群岛海域所捕获的绵鳚科鱼类样本, 利用形态学与分子学相结合的方法对样本进行种类鉴定, 通过傅里叶分析对矢耳石形态特征进行描述和差异比较。研究结果表明: (1)南极半岛海域绵鳚科鱼类隶属于4属4种, 分别为安贝狼眼绵鳚(Ophthalmolycus amberensis)、短头壮绵鳚(Pachycara brachycephalum)、黑腭蛇绵鳚(Lycenchelys nigripalatum)和南极真狼绵鳚(Lycodichthys antarcticus)。(2)绵鳚科鱼类矢耳石形状主要为椭圆形, 听沟狭长, 从前侧主间沟延伸至耳石核心后端, 种间差异主要体现在主间沟、基叶与翼叶长度, 其体长均与耳石重呈正相关。(3)安贝狼眼绵鳚和南极真狼绵鳚的种间差异较小, 而黑腭蛇绵鳚与其余3种差异最大, 与系统发育树的亲缘关系图结果相符。

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学科：极地海洋科学

冰下融水层对海冰融化影响的试验研究

贾治学, 常晓敏, 左广宇, 陈宣豪, 窦银科

2026, 38 (1): 73-83. DOI: 10.13679/j.jdyj.20240074

摘要 ( 11 )

北极夏季海冰正在加速消融, 研究表明, 冰上融池在海冰消融正反馈作用中贡献明显, 而冰下融水层及其对海冰融化影响的研究却较少。本文利用低温实验室模拟极区气温, 开展了10 ℃环境温度下、20 cm和40 cm不同深度冰下淡水层对20 cm厚上覆人工冻结盐水冰融化影响的试验研究, 并对冰—水界面热通量进行了分析。结果表明: (1)淡水层深度越深, 盐水冰融化越快, 在实验室条件下, 20 cm深度的淡水层对应的盐水冰平均融化速率为0.115 cm·h^–1, 40 cm深度的淡水层对应的盐水冰平均融化速率为0.140 cm·h^–1, 降幅约17.86%; (2)40 cm深度的淡水层整体平均水温随时间变化较20 cm深度的淡水层更加均匀; (3)20 cm深度的淡水层潜热通量为92.4 J·(s·m²)^–1, 40 cm深度的淡水层潜热通量为112.4 J·(s·m²)^–1, 降幅约17.8%, 表明融冰过程是由潜热通量主导的。本研究表明, 冰下融水层深度会对上覆海冰融化产生一定影响, 可为深入研究北极海冰融池演化提供支持。

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南极宇航员海和阿蒙森海表层沉积物石油污染的判别

魏宇衡, 杨涛, 徐韧, 蓝木盛

2026, 38 (1): 84-93. DOI: 10.13679/j.jdyj.20240045

摘要 ( 9 )

南极边缘海被认为是全球最清洁的海洋之一, 但该地区面临着日益严重的石油污染威胁。通过海洋沉积物对罗斯海和普里兹湾等区域石油污染的调查研究相对较多, 而对宇航员海和阿蒙森海的相关研究较少。本研究依托中国第39次南极考察(2022年11月—2023年5月)在宇航员海和阿蒙森海采集的海底表层沉积物, 使用气相色谱-质谱法对总石油烃、多环芳烃含量进行了分析, 同时使用石油污染特征指标对石油污染情况进行了评估。结果表明, 宇航员海、阿蒙森海沉积物的总石油烃浓度分别为26.92~44.52 μg·kg^–¹和5.32~36.19 μg·kg^–¹, 宇航员海、阿蒙森海沉积物的多环芳烃含量分别为5.22~13.03 ng·g^–¹和2.67~ 16.50 ng·g^–¹。虽然污染物的含量水平很低, 但根据石油污染特征指标的分析结果, 两个海域的沉积物都受到了石油污染影响。本研究一方面验证了石油污染对南极边缘海的威胁, 另一方面也为继续开展相关海域表层沉积物中总石油烃、多环芳烃的深入研究提供本底数据。

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学科：极地信息与工程技术

极地冰盖底部摩擦反演方法研究进展

刘慧敏, 朱海洋, 李腾, 董宇婷, 赵济

2026, 38 (1): 94-105. DOI: 10.13679/j.jdyj.20240090

摘要 ( 10 )

极地冰盖具有全球最大的淡水资源储备, 对全球气候变化和海平面上升影响深远。冰盖模式是模拟和预测冰盖运动的重要技术手段, 其中冰盖底部摩擦分布是求解冰流动力方程的一个重要边界条件, 对模拟冰盖动力学和预测未来变化至关重要。数值反演技术在冰盖模式中被用于估算冰盖底部摩擦系数, 目前已广泛应用于极地冰盖动态变化研究, 然而国内还未有关于冰盖底部摩擦反演的方法总结。本文首先归纳综述了国内外学者在极地冰盖底部摩擦反演方面的研究进展, 总结了常用的底部摩擦反演方法, 在此基础上指出反演过程中出现的过拟合和解的不稳定性问题。引入显式正则化是解决上述问题的一种有效方式, 但关键在于如何选取合理的正则化参数。然后, 详细介绍了目前最新的基于自动确定L曲线拐点来确定反演最佳正则化参数的方法, 有助于获得准确合理的冰盖底部摩擦分布。最后, 对冰盖底部摩擦反演问题的不确定性进行分析, 并讨论了通过L曲线分析确定最佳正则化参数在解决反演过拟合问题和提升求解稳定性中的优势以及不足。本文有望为准确模拟冰盖底部环境, 进一步理解冰下条件与冰盖运动过程的联系和相互作用机制提供方法支撑。

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极区自治式潜水器研究现状与发展趋势

贾福鑫 , 杜欢, 张铁栋, 姜大鹏, 雷明, 骆婉珍

2026, 38 (1): 106-121. DOI: 10.13679/j.jdyj.20240081

摘要 ( 10 )

极区的高纬度、低温、海冰覆盖、多变气候等极端环境, 极大地制约了现场的科学观测, 因此, 研发并应用自治式潜水器(AUV)成为提升极地考察探测能力的重要途径。本文重点分析了极地AUV的发展现状、关键技术和发展趋势, 突出AUV在极区的应用进展, 比较了国内外研究现状, 并探讨了AUV在极区的典型应用场景及其在部署期间的主要挑战。同时, 本文还就关键技术和发展趋势, 重点分析了极地环境下AUV的总体设计及优化、低温防护与能源供给、冰下高精确导航和极地布放与回收等, 展望了推动极区冰下科学探索和资源勘探的未来技术发展方向。以上研究结果, 可为未来极地装备的研制提供一定参考。

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学科：极地信息与工程技术

基于注意力和特征融合的渐进式多阶段南极目标体监测图像去噪算法

张宇, 窦银科, 赵亮亮, 焦阳阳, 郭栋梁

2026, 38 (1): 122-137. DOI: 10.13679/j.jdyj.20240047

摘要 ( 10 )

受南极强风雪和强磁场影响, 在南极站区级野外目标体图像监测中, 采集的图像存在自然噪声或内部噪声, 严重影响图像质量, 从而影响监测结果。因此, 本文提出了一种基于注意力和特征融合的渐进式多阶段南极目标体监测图像去噪算法。该算法能够提升目标体图像的清晰度和真实感, 消除剩余的噪声并保留图像的细节和结构, 降低高分辨率特征图的计算复杂度。利用南极现场拍摄的目标体监测图像数据集, 对该算法进行了验证实验。实验结果显示, 监测图像在椒盐噪声、周期噪声以及标准差为70的高斯噪声下, 峰值信噪比和结构相似性分别达到41.82 dB、38.04 dB、37.08 dB和0.991、0.952、0.938, 证明该算法的性能优于主流去噪方法, 同时还具有较低的模型复杂度、更强的抑噪能力和抗干扰性, 为南极现场无人化图像监测技术提供了一种更为可靠的技术手段。

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面向极地复杂环境的冰-海两用浮标设计与应用

韩庆利, 张帆, 陈燕, 左广宇, 寇立伟, 窦银科, 常晓敏

2026, 38 (1): 138-150. DOI: 10.13679/j.jdyj.20240070

摘要 ( 12 )

极地冰-海变化对全球气候变化起着重要作用, 因此极地冰-海相互作用日益成为全球气候研究的重要内容。在海洋学研究中, 温度、盐度、洋流和海冰生长消融作为基本的环境参数, 不仅可以描述海洋最基本的性质, 同时也可作为其他基础海洋研究的重要分析指标。围绕极地冰-海关键环境参数的观测需求, 本文设计了一款新型抗冰型冰-海两用自主漂流式浮标。浮标采用圆柱型标体, 内芯采用乙烯-醋酸乙烯共聚物(ethylene-vinyl acetate copolymer, EVA)材质, 表面添加厚度为3 mm的RX-802不饱和聚酯树脂涂层, 增强抗冰能力; 舱体采用6061-T6航空铝合金材料, 并进行镀锌阴极保护处理, 保证控制系统安全。利用数值分析方法对浮标进行稳性和抗冰能力计算, 通过ANSYS软件对浮标进行抗风、抗洋流冲击和抗冰仿真实验, 实验结果表明, 该浮标具有良好的结构特性。为防止因传感器短路造成浮标系统整体失效, 本文在硬件上采用双主控冗余设计思路, 在软件上采用低功耗电源管理策略, 以满足浮标长期监测的任务需求。浮标依托我国第39次南极考察完成现场实验, 成功获取了海水浅层温度、叶绿素浓度以及浊度等数据, 为我国冰-海环境研究提供了数据支持。

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学科：极地政策研究

南极门户国家“港口国监督”的实施: 现状与趋势——兼析我国考察船之应对策略

单琰焱, 陈敬根, 付姗姗, 朱兵

2026, 38 (1): 151-162. DOI: 10.13679/j.jdyj.20240025

摘要 ( 10 )

作为“船旗国监督”的有效补充, “港口国监督”(PSC)对降低和消除不符合标准、不适航和高风险船舶发挥了重要作用。南极门户国家在人员和物资进出南极方面发挥着关键作用, 在南大洋执行PSC的南极门户国家主要为澳大利亚和新西兰等, 这些门户国家分属于不同的PSC区域组织。基于我国自1984年开展南极考察以来收到的两次南极门户国家PSC检查通知及过程, 以及南极门户国家未来或将加大PSC力度的趋势等, 本文系统梳理了南极门户国家PSC制度的执行情况, 分析了PSC制度在南大洋水域的发展趋势, 探讨了南极门户国家PSC制度对我国南极考察船的潜在影响, 并提出未来我国考察船在南大洋应对PSC的相应策略。

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大变局下挪威参与北极治理的角色选择研究

张佳佳

2026, 38 (1): 163-173. DOI: 10.13679/j.jdyj.20250025

摘要 ( 12 )

挪威是重要的北极国家, 在参与北极治理进程中积累了丰富的经验。但是, 在乌克兰危机升级外溢到北极地区的大变局下, 北极博弈新态势塑造了挪威在北极治理中“平衡者”和“挑战者”的双重角色。挪威一方面作为“平衡者”, 推动北极理事会“有限恢复”, 致力于将北极治理议题与全球治理议程相联结, 为北极地区的低政治议题合作争取空间; 另一方面作为“挑战者”, 加深了与北约在北极地区的军事安全捆绑、提出深海采矿提案、加强对斯瓦尔巴群岛管理控制, 引发国际舆论的争议。二者的张力共同塑造了挪威的北极形象和未来的北极政策取向。2025年是中国加入《斯匹次卑尔根群岛条约》100周年, 中挪在北极地区合作基础深厚, 探究挪威在北极治理中的角色能为中国参与北极事务提供启发。

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