极地研究

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南极格罗夫山核心区冰下地形测绘

王泽民谭智艾松涛刘海燕王立影

2014, 26 (4): 399-404. DOI: 10.13679/j.jdyj.2014.4.399

摘要 ( 1637 )

PDF(2932KB) ( 1345 )

格罗夫山地区位于中山站和冰穹A之间，是中国进行南极内陆科学综合考查的重要区。中国此前先后组织过4次格罗夫山地区的考察工作，开展了地质构造，古气候环境，陨石，冰盖运动监测，基础测绘，气象观测等多学科考察研究。2010年中国第26次南极科学考察期间，格罗夫山考察队利用专业探地雷达对格罗夫山东部核心区进行了冰下地形测绘工作。本文利用野外采集的测量数据（GPS/GPR数据），经数据处理后，利用专业的制图软件首次绘制出了格罗夫山核心区两幅冰下地形图，初步揭开了这一区域冰原岛峰冰下地貌形态的神秘面纱，对于今后研究整个格罗夫山地区真实的基岩地貌和可能存在的上新世古冰下沉积盆地具有探索性意义。本文还对哈丁山-萨哈洛夫岭间横截面进行分析，发现这两个冰原岛峰之间的槽谷形态已经发育成熟。

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极区电离层TEC经验模型的建立及适用性分析

宁新国安家春王泽民

2014, 26 (4): 405-409. DOI: 10.13679/j.jdyj.2014.4.405

摘要 ( 1737 )

PDF(2298KB) ( 1290 )

利用南极地区40多个GPS跟踪站2010年全年的实测数据，实现了极区电离层TEC建模，对多项式模型、广义三角级数函数模型、低阶球谐函数模型、改进的球谐函数模型以及球冠谐函数模型等五种电离层经验模型进行了比较，并评估了其在极区的适用性情况。结果表明，各个模型在极区都可以取得比较好的拟合精度，残差均值在0.1TECU以内，均方根误差在2TECU以内。

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利用HY-2微波辐射计数据反演北极区域海冰密集度方法研究

石立坚王其茂邹斌施英妮焦敏

2014, 26 (4): 410-417. DOI: 10.13679/j.jdyj.2014.4.410

摘要 ( 2113 )

PDF(4575KB) ( 1479 )

HY-2是中国自主研发的海洋卫星。本文研究了利用HY-2卫星扫描微波辐射计亮温数据反演北极海冰密集度的方法。参考NASA TEAM方法，我们对典型海区光谱梯度率和极化梯度率进行了统计分析，确定了计算海冰密集度所需的亮温特征值；利用天气滤波器有效去除了开阔海域由于大气中水蒸气、云中液态水、降雨等现象引起的海冰密集度计算错误。本文计算了2012年全年的北极海冰密集度产品并对产品精度进行了初步验证，验证结果表明：三个海冰类型已知区域的海冰密集度结果与理想值比较接近，多年冰密集度的反演精度需要进一步提高；本文结果与美国冰雪数据中心和德国不来梅大学提供的两种业务化海冰密集度产品一致。本研究为利用HY-2卫星监测极区海冰密集度变化，发布实时产品奠定了基础。

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基于TerraSAR-X影像的格陵兰岛海岸水边线提取

盛佳洪中华张云袁国良

2014, 26 (4): 418-424. DOI: 10.13679/j.jdyj.2014.4.418

摘要 ( 1670 )

PDF(3019KB) ( 1352 )

海岸线是海洋与陆地的交界线，全球气候变化将引起海岸线的变迁，极地区域拥有最大的冰川，冰川的消融将导致全球海岸线的迅速变迁，因此研究极地海岸线具有重要的科学意义。由于潮汐等影响，卫星影像提取的海洋与陆地的交界线只是海岸水边线，本文以格陵兰岛海岸为实验对象，采用Gamma滤波方法对合成孔径雷达（SAR）数据的相干斑进行预处理，提出了应用支持向量机（SVM）和Canny边缘检测算子的海岸水边线提取方法，基于TerraSAR-X影像的实验结果表明，本文提取的格陵兰海岸水边线准确率都达60%以上。

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北极新奥尔松(Ny-Ålesund)地区环境中有机碳组成来源的初步分析

李中乔吴莹张经

2014, 26 (4): 425-432. DOI: 10.13679/j.jdyj.2014.4.425

摘要 ( 1558 )

PDF(1742KB) ( 1047 )

对2010年8月从北极新奥尔松地区(Ny-Ålesund)中国黄河站附近所采集的土壤、沉积物和苔藓进行整体指标[OC%, TN%, δ¹³C (‰)]和木质素(lignin-derived phenols)分析；并对土壤和沉积物进行粒度分析。结果显示OC%与TN%具有相同的来源；但是粒度并不是控制有机物分布的主要因素。数据显示当地木质素主要来自当地的维管植物和苔藓，但是可能会受到当地动物或者微生物的影响。木质素的降解参数(Ad/Al)v值的大小顺序为沉积物<土壤<苔藓，可能是由于苔藓的表面吸附了细颗粒的煤炭，但是缺少¹⁴C数据，无法定量计算煤炭对环境中有机碳的贡献；另外一个降解参数肉桂基酚类两种单体(CAD/FAD)比值由苔藓、土壤、沉积物依次降低，反映出成岩作用增强，木质素降解程度增加。综合OC、TN、δ¹³C(‰)和木质素数据，中国北极黄河站周围环境中的有机碳来源为主要为当地的苔藓和维管植物，也有可能吸附了一些煤颗粒，但是由于技术手段的限制，煤炭的贡献在当前的数据解析下无法定量评估。

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气候变化背景下极地海洋和陆地生态系统中持久性有机污染物的迁移和分布

武晓果谢周清

2014, 26 (4): 433-440. DOI: 10.13679/j.jdyj.2014.4.433

摘要 ( 1839 )

PDF(1025KB) ( 1257 )

近年来，气候变化对极地环境产生深远的影响，进一步影响到持久性有机污染物（persistent organic pollutants, POPs）在极地同环境介质之间的分布和迁移。对极地海洋生态系统而言，气候变化导致的海冰消融和开放性海域面积增加，使得表层海水和海冰中的POPs物质再次释放进入大气；同时气候变化导致的极地海洋初级生产力降低会对海洋生物泵产生影响，而使得极地海洋中的POPs物质难以进入深海，增加极地生态系统对POPs的暴露。对极地陆地生态系统而言，POPs的地球化学循环受到温度增加，及其导致的土壤有机质含量增加共同作用的影响。

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夏季南大洋南极大磷虾种群分布、结构及生长研究

时永强孙松李超伦陶振铖

2014, 26 (4): 441-450. DOI: 10.13679/j.jdyj.2014.4.441

摘要 ( 1794 )

PDF(3470KB) ( 1074 )

利用2007/2008年和2008/2009年南极夏季高速采集器和IKMT网走航采样样品，结合同步环境调查资料，研究了南极大磷虾（Euphausia superba）的水平分布、生长状况及种群结构。结果表明，南极大磷虾在威德尔海域丰度高于普里兹湾海域，两个海域的磷虾丰度都低于历史同期。从两个年度南极考察的整个调查海区来看，南极大磷虾处于正常生长状态，但也存在个别生长状况较差站位，推测与海冰回退时间较晚或叶绿素浓度较低有关。利用高速采集器采集的大磷虾样品，在海冰边缘区域站位，未成体磷虾占有很大比例；而在海冰已经消退较长时间的海域，成体磷虾占比例较大，这反映了大磷虾未成体与成体不同的分布特征。南极大磷虾在不同海域种群结构存在一定的差异，对种群补充产生一定的影响。

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南极大磷虾声学调查数据噪声处理与资源评估

屈泰春陈帅黄洪亮汤勇刘健吴越李灵智冯春雷戴阳

2014, 26 (4): 451-459. DOI: 10.13679/j.jdyj.2014.4.451

摘要 ( 1658 )

PDF(10911KB) ( 786 )

在中国第28次南极科学考察期间，利用“雪龙号”科考船载SIMRAD EK500（38kHz）科学渔探仪对南极半岛附近海域的南极大磷虾资源量进行了调查。原始声学数据经过信噪比估算和背景噪声剔除数据后处理方法剔除背景噪声以及手动剔除表面混响、海底反射和坏数据之后，在200 m以浅水层中，以1n mile间隔进行积分，并应用Matlab软件编程对积分结果进行后处理，得出调查海域中南极大磷虾的资源分布情况。结果表明：（1）“雪龙号”的平均噪声功率值为-146.47dB re 1W ；(2)空白水体的噪声平均剔除百分比为88.3%；（3）调查区域内的南极大磷虾平均密度为27.30 g·m^-2（62.95 ind·m^-2）。

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基于极地冰芯的历史火山活动序列重建研究进展

高超超

2014, 26 (4): 460-468. DOI: 10.13679/j.jdyj.2014.4.460

摘要 ( 1634 )

PDF(2655KB) ( 1269 )

火山气溶胶通过反射太阳辐射导致地表降温。重建历史火山活动序列，是评估其气候效应，从而区分人为和自然因子的相对贡献、预测温室气体对全球气候影响的基础之一。此综述简要介绍了火山活动影响气候的作用机理。通过对冰芯研究历史及利用两极冰芯记录重建火山活动序列的研究进展的回顾，阐述了极地冰芯气溶胶在火山活动序列重建中的作用与优势，以及近期研究在冰芯钻取和数据分析手段、极地火山信号向大气辐射强迫转化方法等方面所取得的成果；同时指出在火山沉积物的空间分布、冰芯定年及高低纬度火山喷发源的确定方面仍存在较大不确定性。因此应结合火山碎屑研究及非质量同位素分馏分析等方法，并钻取更多时间尺度更长且现有冰芯钻取较少的地区的深冰芯以更精确的重建火山活动序列，从而提高对历史火山活动及其对气候影响的认识。

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ERA-Interim再分析和NCEP FNL分析资料在东南极中山站至Dome A断面的适用性研究

马永锋卞林根

2014, 26 (4): 469-480. DOI: 10.13679/j.jdyj.2014.4.469

摘要 ( 2253 )

PDF(5065KB) ( 1749 )

利用2008年南极中山站至Dome A断面上观测站的近地面气象观测资料对ECMWF ERA-Interim再分析和NCEP FNL分析资料在东南极地区的适用性进行了验证。结果表明，ERA-Interim再分析资料的气温表现明显优于FNL分析资料，其与观测的年均绝对偏差在南极大陆沿岸地区<1 ℃，在内陆高原< 2 ℃；而FNL分析资料的气温在南极内陆高原地区较观测明显偏暖，尤其在冬季偏暖达8—10 ℃，表明其不能直接用于南极内陆高原气温的变化分析。FNL的地面气压与观测比较接近，逐月平均偏差仅约1 hPa，其精度明显高于ERA-Interim再分析资料的地面气压，而后者在沿岸地区存在明显的系统性偏低。ERA-Interim和FNL的近地表风速、风向差异不显著，其与观测的年平均、季节平均绝对风速偏差在沿岸和下降风区<1 m/s，在内陆高原约2—4 m/s，年平均风向绝对偏差< 10°。

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基于ASCAT散射计数据的2012年南极周边海面风场特征分析

张婷张杰杨俊钢

2014, 26 (4): 481-486. DOI: 10.13679/j.jdyj.2014.4.481

摘要 ( 1709 )

PDF(4814KB) ( 1131 )

利用2012年全年的ASCAT散射计风场数据，对55°S的南极周边海域海面风场开展了时空分布特性统计分析。结果表明：对于南极周边海域，7月平均风速最大，为12 m·s^-1，12月平均风速最小，为8 m·s^-1，冬季大于夏季；该区域平均风速主要在9—12 m·s^-1之间，全年出现的天数>280天，约占全年的77%；风速>10 m·s^-1所占比例也是冬季大于夏季。从全年来看，南极周边海域在冬季（4—6月）和春季（7—9月）风速普遍较大。该区域0°W—60°W海域内风速明显比其他海域要小。

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2014年初雪龙船在南极被海冰围困期间海洋气象环境分析

张林李春花柴先明魏立新李明孙启振李志强赵杰臣赵彪刘富彬田忠翔孟上孙虎林马静苏博于海鹏刘洋

2014, 26 (4): 487-495. DOI: 10.13679/j.jdyj.2014.4.487

摘要 ( 1576 )

PDF(10037KB) ( 801 )

2014年初雪龙船为救援俄罗斯“绍卡利斯基院士”号船，在南极联邦湾被海冰围困，及时掌握雪龙船周边的冰情变化，以及给出准确的天气形势判断和预报，是此次雪龙船顺利脱困的关键。通过对雪龙船被困期间的海冰、气象和海洋环境状况综合分析发现，造成雪龙船被困的主要因素，一是由于雪龙船被困区域靠近大陆架，冰山较多，多年冰和当年冰夹杂在一起，海冰类型较为复杂；二是由于受连续多个气旋影响，在雪龙船受困海域，偏东大风持续时间长，风力大，导致海冰自东向西堆积，致使雪龙船被困。

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中国第22和24次南极考察中山站越冬队员膳食调查

陈楠张李伟金伟唐德培徐成丽

2014, 26 (4): 496-501. DOI: 10.13679/j.jdyj.2014.4.496

摘要 ( 2023 )

PDF(598KB) ( 1197 )

在南极中山站特殊环境下，膳食营养对人体的保护尤显重要。通过在中山站对第22及24次中国南极越冬队分别开展三次连续动态膳食调查，获取越冬队员的主要膳食模式，有针对性地提出改善膳食模式的建议，以保障越冬队员的健康。分别在2006年、2008年采用连续3—4天/次称重法对第22、24 次中山站越冬队员进行三次膳食调查，计算平均每人每日能量及各种营养素摄入量，与《中国居民膳食营养素参考摄入量(Chinese DRIs)》进行对比分析、评价队员膳食营养状况。越冬队员平均能量摄入充足，符合中至重等体力劳动所需摄入量（2 700—3 200 kcal）。获得的17种营养素中，钙、维生素A、维生素C、微量元素硒的摄入量低于中国DRIs 标准，钠摄入偏高，其余基本符合标准。烹调用油、食盐的摄入量超过中国营养学会建议的摄入量。脂肪、蛋白质提供的能量比（三大营养物质所提供的能量各占百分比）分别高于中国营养学会推荐的20%—30%、12%—14%，碳水化合物低于推荐的55%—65%。中山站越冬队员呈现高脂肪、高蛋白、低碳水化合物，烹调用油、食盐的摄入量过高，钠摄入偏高，以及维生素A、C和钙、硒摄入量过低的膳食结构。应调整脂肪、蛋白质、碳水化合物的推荐摄入比例，调整烹调用油、钠盐的摄入量，补充维生素A、C和钙、硒。

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极地天然气水合物勘探开发现状及对我国的启示

王平康祝有海赵越刘建民张旭辉

2014, 26 (4): 502-514. DOI: 10.13679/j.jdyj.2014.4.502

摘要 ( 2153 )

PDF(4877KB) ( 2008 )

极地天然气水合物分布于南北极大陆及其毗邻海域的沉积物（岩）中，与广泛分布的永久冻土带密切相关，资源潜力巨大。极地天然气水合物储层类型主要为富砂沉积物储层，能提供天然气水合物高浓度聚集所需的储集渗透性，最可能实现远景勘探和商业利用。随着全球气候变暖，北冰洋海冰加速融化和航道开通，北极地区蕴藏的丰富资源都将从潜在利益变成现实利益，各国的权益纷争也将愈演愈烈。本文综述了极地天然气水合物勘探开发现状和相关国家的水合物开发政策，依据中国海陆域天然气水合物勘查开发现状，提出了中国参与极地天然气水合物研究和开发的思路和途径，为中国极地资源开发利用战略提供参考。

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加拿大西北航道与俄罗斯北方海航道管理的对比研究

邹磊磊黄硕琳付玉

2014, 26 (4): 515-521. DOI: 10.13679/j.jdyj.2014.4.515

摘要 ( 1785 )

PDF(629KB) ( 4402 )

加拿大和俄罗斯分别是北极西北航道与北方海航道的实际管理者。本论文采用对比研究的方式分析两国北极航道管理举措的异同点，以此为切入点，深入解析两国航道主权诉求的异同点，了解两国在诉求北极航道主权及实现航道经济潜能之间的权衡，探究两国对待未来北极航道商业通航的态度。并且，两国不同的北极航道管理举措还可以揭示各自对航道在国家政治军事安全重要性的认知差异、对海域环境保护的不同重视程度。北极航道管理举措折射出两国北极航道的政策现状及走向，围绕其展开的对比研究有助于国际社会更好应对未来北极航道的全面商业通航。

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关于建立CCAMLR海洋保护区的总体框架有关问题分析

杨雷韩紫轩陈丹红龙威房丽君李春雷

2014, 26 (4): 522-534. DOI: 10.13679/j.jdyj.2014.4.522

摘要 ( 2027 )

PDF(676KB) ( 2173 )

经过数年准备，南极海洋生物资源养护委员会（以下简称“CCAMLR”）在未经系统论证，许多关键的科学和法律问题仍然模糊不清，甚至存在争议的情况下，通过了《关于建立CCAMLR海洋保护区的总体框架》（以下简称“《总体框架》”），期望以此为有关南极海洋保护区建设的讨论提供一个框架。《总体框架》通过的时间相对仓促，加上政治因素的介入，导致在海洋保护区建设在法律架构、科学基础和管理、监测、评估等方面存在一系列问题，使得成员国在关于设立海洋保护区的具体讨论中面临大量分歧。在这个问题上，CCAMLR当务之急是充分尊重《南极海洋生物资源养护公约》（以下简称“《公约》”）及CCAMLR现有养护制度和实践，以科学为基础和核心，创造公平、透明的条件和氛围，从法律、科学和技术问题着手，理顺海洋保护区建设的总体制度，为成员国围绕南极海洋保护区的磋商提供切实可行的基础。

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