极地研究

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1. 我国极地科学考察标准化建设现状与展望

罗光富李丙瑞高源陈超蓝木盛何剑锋

极地研究 2023, 35 (2): 304-314. DOI: 10.13679/j.jdyj.20220302

摘要（988）

PDF（pc）（446KB）（1862）

极地科学考察标准对规范极地调查、观测、监测等实施过程具有重要意义。本文在全面梳理现行的与极地相关的国家和行业标准基础上, 根据极地科学考察工作的迫切需求, 指出了我国极地科学考察标准化工作中的薄弱环节和急需解决的问题。对我国极地科学考察标准的统计和分析表明, 现行的国家标准有6项, 行业标准有10项, 仅为海洋标准总数的3.4%, 是自然资源标准总数的1.1%, 且大多数为基础通用类标准, 缺乏极地调查、观测、监测等技术类标准。根据自然资源领域标准体系的构建思路, 提出了极地科学考察标准的分类方法, 初步构建了极地科学考察标准体系框架, 提出了应尽快开展极地科学考察技术标准化建设、优先开展极地考察安全标准制定、探索极地科学考察国际标准研制的建议。

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2. 面向新十年的瑞典北极战略评析

岳鹏陈慧文高晓艳

极地研究 2022, 34 (3): 340-351. DOI: 10.13679/j.jdyj.20210049

摘要（1360）

PDF（pc）（348KB）（1805）

近十年来气候变暖加剧使北极的海冰以更快的速度消失, “无冰的北极”时代即将来临, 日趋重要的资源、航运和地缘战略价值导致大国在北极的争夺加剧, 俄美军事对抗增强以及中美关系恶化给地区的稳定带来了严重挑战; 由于瑞典认为中俄北极合作的强化是北极地缘环境的又一显著变化, 因此瑞典作为北极国家必须对此予以回应。2020年11月, 瑞典出台第二版北极战略报告《瑞典的北极战略》, 对国际合作、军事安全、气候环境、极地研究、可持续经济发展和居民生活条件提升六方面进行阐述, 尤其增加了对地区安全的评估, 但同时仍强调了合作, 努力塑造争端协调者的角色。对于地区军事风险增加、海洋权属纠纷频发和基础设施薄弱等挑战, 瑞典正积极予以应对。

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3. 极地冰芯气候及环境记录指标研究现状与展望

刘科侯书贵庞洪喜史贵涛耿雷胡焕婷宋靖张王滨邹翔安春雷于金海

极地研究 2022, 34 (4): 530-545. DOI: 10.13679/j.jdyj.20210091

摘要（1272）

PDF（pc）（4768KB）（1799）

冰芯记录了自然和人类活动等各种因子的变化, 是研究全球气候变化和环境变化的良好载体。极地冰芯可以将高分辨率古气候记录的时间尺度延长至过去几十万年, 具有重要的科学意义。近年来, 极地冰芯在气候及环境记录上取得了一系列新的研究进展, 但尚缺乏系统的总结。本文对极地冰芯的研究进展进行了梳理, 从冰芯物理特性、冰芯氢氧同位素、可溶及不可溶物质理化特征、冰芯气体等方面进行了概述, 重点关注了最新分析方法在极地冰芯中的应用。最后对极地冰芯研究的未来发展方向进行了展望, 以期为今后深入开展极地冰芯气候及环境记录研究提供参考。

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4. 中国极地考察40年进展与展望

刘顺林

极地研究 2024, 36 (3): 317-328. DOI: 10.13679/j.jdyj.20240079

摘要（1003）

PDF（pc）（409KB）（1783）

极地考察在提升极地认知、保护极地生态环境、合理利用极地资源、促进极地产业发展等各方面发挥着重要作用。从1984年我国首次南极考察和南大洋调查以来, 我国极地考察从无到有、由弱变强, 取得了突破性进展, 1999年, 实施了中国首次北极科学考察, 实现了两极考察发展战略, 正从极地科考大国向科考强国迈进: 建成“两船七站”的极地科考支撑平台, 构建了“天-空-地-海”极地立体观测网, 研发了极地深冰芯钻具等多套极端环境采样装备, 组织实施了“‘九五’国家攻关南极计划”“南北极环境综合调查与评估”等极地专项, 在极地冰盖不稳定性、南大洋和北冰洋生物地球化学循环及其对全球变化的响应与反馈作用等多个领域取得有国际影响力的研究成果, 成功实施了“南极普里兹湾—埃默里冰架—冰穹A的综合断面科学考察与研究”(PANDA)等国际合作计划, 为我国极地事业发展做出了重大贡献。未来应进一步完善极地船站科考平台, 增强南大洋和北冰洋长期观监测能力, 牵头重大国际合作项目, 推进我国极地考察站的国际化应用, 为“认识极地、保护极地、利用极地”作出更大贡献。

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5. 北极冰间湖时空变化过程及其形成机制研究进展

张晓谢瑱瑮张瑜张艳艳陈长胜徐丹亚胡松

极地研究 2022, 34 (3): 380-396. DOI: 10.13679/j.jdyj.20210044

摘要（1340）

PDF（pc）（4808KB）（1534）

在北极气候快速变化的背景下, 北极冰间湖作为北极最活跃的区域, 其产生和维持以及该区域结冰析盐过程对北极地区的水文环境、海洋生物的生存和发展以及北极航道路线的选择等产生深远的影响。然而, 现有的研究对北极各冰间湖形成的位置、大小和时间等变化缺乏较为细致的研究, 且对各冰间湖具体形成因素以及影响其变化的机制研究不足, 国内对于北极冰间湖时空变化过程及形成机制的系统性介绍及概述较少。因此, 本文梳理了目前国内外关于北极冰间湖的研究方法、时空变化过程和形成机制等方面的研究进展, 总结了北极冰间湖在北极区域的综合作用与影响, 阐述了影响北极冰间湖变化的热力学与动力学因素, 并在前人研究的基础上对目前冰间湖研究中亟待解决的问题和目标进行展望。

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6. 极地雷达冰川学: 前沿技术与方法

崔祥斌郝彤稂时楠赵博肖鹏艾松涛蔡轶珩刘艳赵文轲邢治瑞许奔董晟罗坤

极地研究 2022, 34 (3): 397-400.

摘要（936）

PDF（pc）（229KB）（1438）

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7. 南大洋浮游细菌群落结构研究进展

孙玉蓉马玉欣曹叔楠罗光富蓝木盛何剑锋

极地研究 2022, 34 (4): 546-554. DOI: 10.13679/j.jdyj.20200079

摘要（1048）

PDF（pc）（328KB）（1396）

浮游细菌是海洋微食物环的重要组成部分, 在维持海洋生态系统稳定和物质循环中起着重要作用。本文对南大洋浮游细菌群落组成和分布特征以及影响因素进行概述, 结果显示, 优势类群为α-变形菌纲、γ-变形菌纲和噬纤维菌-屈挠杆菌-拟杆菌群, 非优势类群组成则存在显著的空间差异。浮游细菌群落存在明显的季节变化, 温度和溶解有机碳浓度是调控群落结构的主要环境因子, 浮游细菌与微食物环其他类群存在明显的相互作用。气候变化导致的海洋升温、海洋酸化等环境变化会对浮游细菌产生深远影响。未来应加强对极地上层海洋与海冰相关浮游细菌群落和深海浮游细菌群落的研究, 依托站基开展季节变化的现场调查和模式研究, 预测南大洋浮游细菌群落的潜在变化趋势及调控机理。

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8. 极地船舶防寒设计研究

刘志兵濮骏黄津津陈彦臻

极地研究 2023, 35 (3): 479-489. DOI: 10.13679/j.jdyj.20220418

摘要（848）

PDF（pc）（4592KB）（1396）

冰冻是极地船舶最常见的问题, 会影响船舶的安全性和设备系统的可操作性, 所以暴露在寒冷天气下的船舶系统和设备应满足相应的防寒要求, 以实现防冰和除冰效果。本文梳理了中国船级社(CCS)的相关防寒规范指南, 并通过分析全船不同区域对象的防寒需求, 重点对机舱通风、冰海水门、液舱防冻和甲板机械等设备系统的防寒技术进行了研究, 总结了相应的主要防冻措施, 以期对航行于寒冷地区船舶的设计有所指导。

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9. 巴伦支海近40年来海洋热含量变化特征及影响机制

赖颖王雪竹葛志成陈姣陈美香

极地研究 2023, 35 (2): 183-196. DOI: 10.13679/j.jdyj.20220405

摘要（969）

PDF（pc）（5690KB）（1318）

利用ORAS5海洋-海冰再分析数据集, 研究发现1979—2018年间巴伦支海海洋热含量存在显著的季节和年际变化特征, 且有持续上升趋势。海-气热通量是控制巴伦支海海洋热含量季节变化的主要因素, 而北大西洋流的海洋热输运则影响其年际变化和上升趋势。北大西洋流的温度和流速变化对其海洋热输运的年际变化均有贡献, 而其海洋热输运的上升趋势则主要是来自于北大西洋流温度的增加。此外, 巴伦支海开阔海域和冰区的海-气热交换呈现相反的趋势, 在无海冰覆盖的开阔海域, 海洋放热减少, 海洋混合减弱; 而在有海冰覆盖的海域, 海洋放热则显著增加, 海洋混合增强。

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10. 北极冰雪表面能量平衡研究进展

邹小伟杨堤益田彪张雷孙维君李昭丁明虎

极地研究 2023, 35 (1): 139-151. DOI: 10.13679/j.jdyj.20220001

摘要（689）

PDF（pc）（1665KB）（1288）

北极地区冰/雪-大气相互作用的过程, 尤其是冰雪表面反照率的变化, 是制约我们认识北极地区气候系统快速变化的关键科学问题。目前已有的研究表明, 随着观测技术和方法的进步, 北极冰雪表面能量平衡研究取得了较大的进展, 但由于缺乏高质量、时空连续的观测试验数据, 大部分参数化方案、遥感及模式产品等在北极不同区域的适用性仍待评估。因此, 北极地区观测站点的加密、综合观测试验的开展和多源卫星遥感体系的进一步完善, 能为遥感卫星产品及复杂参数化方案在北极的评估验证提供数据支撑, 也可以揭示更多潜在的冰雪表面能量平衡相关的过程和机理, 加深对极地海-冰/雪-气相互作用的理解, 更好地服务于极地冰冻圈与气候变化研究。

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11. 2000—2019年北极多年冰时空变化分析

胡海涵张智伦李新情惠凤鸣赵杰臣庄齐枫

极地研究 2022, 34 (4): 419-431. DOI: 10.13679/j.jdyj.20210070

摘要（1325）

PDF（pc）（2285KB）（1284）

海冰是北极生态系统最重要的组成部分之一, 同时也是北极气候变化的指示器。多年冰是海冰组成中最重要的部分之一, 研究北极地区多年冰的时空变化能更深度地揭示极地气候的变化。本文基于美国国家冰雪数据中心(NSIDC)提供的海冰冰龄和冰厚数据, 分析了2000—2019年北极多年冰范围和冰龄分布的时空变化特征以及冰厚和体积的时空变化特征。同时结合欧洲中期天气预报中心(ECMWF)提供的再分析数据, 对多年冰变化开展归因分析。结果表明, 研究期内北极多年冰主要分布在北极中心海域, 占比65.6%。相较于2000年, 2019年多年冰范围和5年及以上海冰比例呈明显缩减趋势, 分别减小1.61×10⁶ km²和21%, 其中楚科奇海和波弗特海海域减小速率最快。2011—2019年多年冰平均厚度是2.35±0.18 m, 结冰期冰厚、体积增加量的年际间波动较大, 融冰期的减小速率普遍大于结冰期的增加速率。在各类环境参量的相关性分析中, 2 m空气温度、海表面温度与多年冰的变化有显著的负相关关系, 相关系数分别为–0.78和–0.77。在全球变暖和“北极放大效应”影响下, 未来北极海冰特别是多年冰的变化需要引起更多关注。

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12. 北极海冰厚度的热力学和动力学影响因素研究评述

王昀李雪薇王今菲于乐江杨清华

极地研究 2023, 35 (1): 124-138. DOI: 10.13679/j.jdyj.20210051

摘要（909）

PDF（pc）（373KB）（1233）

全球变化背景下, 在过去的 40 年中, 北极海冰范围快速减少, 厚度显著变薄, 同时多年冰向一年冰转化, 这对区域乃至全球气候系统具有重要影响。海冰厚度作为气候变化的指示器, 在大气-海冰-海洋之间的物质和能量交换过程中起着重要作用。本文通过综述国内外北极海冰厚度影响因子的研究进展, 对影响北极海冰厚度的热力学和动力学过程进行了梳理和总结。在热力学方面, 海冰厚度会受到大气-海冰和海冰-海洋两个界面处的热通量影响, 其中, 大气-海冰热力学过程的影响因素包括冰面特征、气温、水汽、降雨/降雪和云量等, 主要通过海冰表面辐射收支和湍流热交换(感热和潜热)产生影响; 而海冰-海洋界面处的热通量作为海冰厚度的重要影响因素, 主要受太阳辐射对上层海洋的加热、风应力导致的垂向混合以及中低纬暖流输送的影响。在动力学方面, 海冰厚度变化主要通过风和海流的共同驱动引起海冰输运和海冰的形变。大尺度环流异常也会通过大气-海冰-海洋相互作用对北极冰厚的热力学和动力学过程产生显著影响。

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13. 南极昆仑站光照资源评估

王焘单硕金鑫淼姚旭方仕雄张侃健

极地研究 2022, 34 (3): 292-302. DOI: 10.13679/j.jdyj.20210058

摘要（1251）

PDF（pc）（5971KB）（1190）

在极地地区建立光伏电站首先要进行光照资源评估。本研究使用了NASA 2001—2017年昆仑站地区卫星数据, 基于人工神经网络对全天候辐照度进行了预测分析。结果表明昆仑站地区年辐照度属于最丰富带, 近17年均值达到1855 kW·h·m^–2, 月辐照度分布呈现年际规律, 每个月相对固定; 日平均辐照度和日照时长也呈现相似年际规律; 气候反馈分析和预测分析表明, 昆仑站地区辐照度与温度、气溶胶和臭氧含量呈正相关关系; 降水、云量与辐照度成负相关关系。

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14. 北极西北航道船舶通航风险分析

王发根胡甚平焦喜鑫付姗姗席永涛韩冰

极地研究 2023, 35 (2): 326-335. DOI: 10.13679/j.jdyj.20220303

摘要（949）

PDF（pc）（753KB）（1181）

北极海冰的融化使得北极西北航道通航成为可能, 有必要探讨北极西北航道的安全通航风险控制问题。针对北极西北航道冰情和复杂通航环境下的船舶通航窗口期, 本研究采用时间维度上的过程风险评估方法, 构建了基于系统动力学的北极西北航道通航风险评估模型, 结合北极西北航道6条航线的场景条件, 通过2015—2021年7年间风、雾、浪、海冰的月平均变化的数据分析, 进行北极西北航道船舶通航过程风险仿真, 提出了北极西北航道船舶通航窗口期。仿真结果表明: 北极西北航道全年可通航的时间窗口为8月下旬至9月上旬, 而选择阿蒙森湾—威尔士亲王海峡—巴罗海峡—巴芬湾和阿蒙森湾—维多利亚海峡—皮尔海峡—巴芬湾两条航线的船舶通航风险相对较低, 从发展上看, 随着海冰快速融化北极西北航道具有较高的通航潜力。

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15. 阿蒙森海夏季南极磷虾资源空间分布及其与叶绿素浓度的关系

李帅杨嘉樑赵国庆李灵智饶欣黄洪亮

极地研究 2022, 34 (4): 451-458. DOI: 10.13679/j.jdyj.20210075

摘要（1061）

PDF（pc）（599KB）（1161）

南极磷虾(Euphausia superba)广泛分布于南大洋海域, 环境因子对南极磷虾资源密度及分布具有重要影响。基于我国第36次南极科学考察声学评估结果和调查数据, 利用单因素方差分析和双变量相关分析对2020年1月9日—2020年2月5日期间阿蒙森海南极磷虾资源空间分布特征及与叶绿素浓度之间的关系展开研究。结果表明, 调查期间阿蒙森海南极磷虾平均资源密度为6.36 g·m^–2, 0~5 g·m^–2密度区间比例最高(68.18%); 南极磷虾资源密度存在显著的空间差异(P<0.05), 集中分布在阿蒙森海近岸(72.75°S—76.25°S)和西侧(150°W—158°W)海域。调查海域平均叶绿素浓度为3.54 mg·m^–3, 2~3 mg·m^–3浓度区间比例最高(38.31%); 叶绿素浓度存在显著的空间差异(P<0.05), 在阿蒙森海近岸海域(72.75°S—76.25°S)和东西两侧(114°W—119°W和140°W—158°W)海域较高。叶绿素浓度与南极磷虾资源密度分布具有显著的正相关关系(P<0.05)。

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16. 南极藻类物种多样性、低温适应性及生物技术应用

邓仟高保燕唐子涵张成武

极地研究 2023, 35 (4): 619-629. DOI: 10.13679/j.jdyj.20220425

摘要（704）

PDF（pc）（418KB）（1152）

藻类作为南极初级生产力的主要贡献者和南极生态系统食物网的基础, 经过长期的适应和进化形成了一系列应对低温的抗逆机制, 对维持极地生境的稳定性至关重要。本文综述了南极藻类物种的多样性及分布特征, 从细胞膜脂质组成变化, 细胞内、外活性物质的产生以及进化机制等多方面揭示藻类在低温环境中的适应策略, 概述了嗜冷藻类在营养健康、医药治疗、日用化工工业和化妆品行业的广泛应用。目前, 对南极藻类多样性的探索, 对嗜低温藻类多组学的研究, 低温藻培养技术的突破和新的嗜低温与耐低温藻种生物资源的利用还有待进一步发展, 随着对藻类温度适应策略的不断探究, 未来低温藻将会得到更多的关注和研发。

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17. 《斯匹次卑尔根群岛条约》经济权益制度性安排与挪威政策

刘涵

极地研究 2022, 34 (4): 494-502. DOI: 10.13679/j.jdyj.20210046

摘要（1058）

PDF（pc）（309KB）（1145）

1920年签订的《斯匹次卑尔根群岛条约》(以下简称为《斯约》)将斯瓦尔巴群岛(以下简称为斯岛)主权授予挪威, 同时赋予缔约国在斯岛从事捕鱼、狩猎、采矿等经济活动的权利。自《斯约》生效至今, 挪威政府通过制定法律法规, 加强对斯岛经济活动的管理, 逐步实现斯岛土地和重要商业的国有化, 推动挪威公司和公民在斯岛的全方位经济活动, 规划挪威在斯岛的经济发展蓝图。本文试图从历史、政策与实践这三个方面进行解读, 厘清《斯约》经济权益制度性安排和挪威的相关政策, 为我国国民未来在斯岛开展经济活动及其管理提供有益参考。

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18. 中国极地科学与工程技术装备研发应用进展

王硕仁廖周鑫郭井学陈清满唐帅帅何剑锋

极地研究 2024, 36 (3): 473-485. DOI: 10.13679/j.jdyj.20240043

摘要（505）

PDF（pc）（761KB）（1139）

极地科学与工程技术装备在极地科技发展中扮演着重要的角色，不仅关乎极地科学研究和资源利用，而且还与一个国家的安全、国际地位以及可持续发展紧密相连。在科技不断进步和国际极地形势日趋复杂的背景下，我国在极地科学与工程技术的研发应用发展显得尤为重要和迫切。本文全面回顾了我国极地考察 40 年来在科学探测技术装备和工程化技术装备研发应用发展历程和最新成果，分析了我国极地工程技术装备发展现状与世界先进水平的差距和存在的问题。本文还重点针对我国在极地科研探测技术、重型破冰船技术、极地航空技术以及通讯导航技术等方面所存在的问题，提出了推进极地重大工程和大科学计划、构建协同创新平台、加强关键技术创新研发、建设极地试验场、完善标准化技术体系以及推动产业化发展等的建议，以期我国在极地科学与工程技术装备的研发应用发展上，快速发展和逐步赶超世界先进水平，更好地服务于我国的极地事业发展。

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19. 南极中山站风的长期变化特征及其可能原因

武维刚张文千武麦凤马靖凯凌新锋

极地研究 2022, 34 (3): 278-291. DOI: 10.13679/j.jdyj.20210064

摘要（1420）

PDF（pc）（6387KB）（1132）

利用1989—2020年南极中山站地面气象观测数据和NCEP/NCAR再分析资料, 分析了风的变化特征及其趋势, 并对风速减小的原因进行了探讨。结果表明(1)中山站风速存在明显的季节差异, 冬季风速最大, 秋季次之, 夏季最小，风速日变化呈单峰单谷型, 峰值出现在凌晨5时, 谷值出现在15时，春季和夏季风速具有明显的日变化特征, 秋季和冬季风速日变化不明显; (2)中山站近31年的风速、下降风频数和大风日数均呈减小趋势, 四季中夏季减小趋势最大，风矢量分解后显示, 南风分量减小速率显著大于其他风分量, 西风和北风变化趋势不显著, 东风分量仅在夏季减小趋势显著; (3)中山站年平均风速的减小主要是由中大风和大风日数减少造成的。从大气环流的变化来看, 中山站南部极地冷高压和北部南印度洋绕极低压带强度减弱, 导致高、低压之间气压梯度减小, 造成中山站风速减小。

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20. 基于遥感的2015—2020年环南极冰山空间分布研究

张卓宇刘蕾刘旭颖戚梦真

极地研究 2022, 34 (4): 432-440. DOI: 10.13679/j. jdyj.20210078

摘要（1131）

PDF（pc）（2602KB）（1116）

冰山是因冰架各部分运动速度不均, 裂隙生长后贯穿冰架发生崩解而产生的大块淡水冰。作为南大洋中重要的移动淡水源, 冰山的运动和融化可以释放淡水并将其扩散至远离南极大陆的其他海域, 因此, 研究冰山的时空分布和面积分布提取可为研究南大洋的水文、生态乃至全球气候变化产生的影响提供数据基础, 具有重要意义。本文采用卫星合成孔径雷达观测数据开展南极冰山追踪研究。基于Google Earth Engine遥感大数据平台, 合成了2015年8月—2020年8月欧空局Sentinel-1 SAR传感器影像数据集, 经过分块重采样、下载拼接等步骤, 获得冬季3天内环南极400 km影像镶嵌图; 应用栅格分析功能得到研究期的二值化影像, 使用数据转换和几何计算等功能提取了单个冰山的面积、周长。结果表明, 南极冰山大量聚集于海岸线50 km以内区域, 其中超小型冰山数量占比接近于50%, 小型冰山可能在南极淡水输入中扮演了举足轻重的角色。

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