极地研究

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南极绕极流的表层环流结构和能量分布特征

高立宝于卫东王海员

2015, 27 (1): 1-8. DOI: 10.13679/j.jdyj.2015.1.001

摘要 ( 1544 )

PDF(5820KB) ( 1549 )

利用历史的表面漂流浮标资料研究了南极绕极流的平均结构、变化规律和能量特征。强劲的南极绕极流沿着纬向从西向东流动，并伴随着复杂多变的海洋锋面，主导着整个南大洋的海洋环流系统。首先，标准方差椭圆表明，阿加勒斯回流和东澳大利亚暖流是南极绕极流重要的流量补充。在南半球的冬季，南极绕极流的流速随着西风的增强而增强。在南极绕极流经向摆动的影响下，流核上的经向流速比纬向流速具有更加不稳定的特征。另外，南极绕极流从非洲南部开始自西向东逐渐减弱。其次，从能量的角度讨论了南极绕极流的细节特征。平均动能、扰动动能及其均方根在流核区域都很强，扰动动能和平均动能比值的趋势恰恰相反，强（弱）能量分布区域的涡旋耗散反而比较弱（强）。除了扰动动能和平均动能的比值之外，所有的能量形式都呈现了从西向东减弱的趋势。涡动耗散对南大洋北部的平均动能影响更大。

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南极普里兹湾表层沉积物的元素组合特征及物源分析

蓝木盛于培松韩正兵扈传昱潘建明张海生

2015, 27 (1): 9-16. DOI: 10.13679/j.jdyj.2015.1.009

摘要 ( 1425 )

PDF(2549KB) ( 1343 )

利用中国南极科学考察第18—27航次在普里兹湾获得的20个表层沉积物样品，测定了其中C、N、Ca和Ti等多种常、微量元素的含量，分析了元素组合对指示物源的意义，探讨了普里兹湾的沉积环境和物质来源。结果表明：研究海域表层沉积物中元素含量的变异系数均较大，元素的平面分布、相关性和聚类特征出现两种模式；一类以OC、TN和S元素为主的元素组合指示了海洋生物来源，而另一类元素组合K、Ti和Rb等指示了陆源碎屑来源；湾内中心及东南部区域的沉积作用主要受控于上层水体的生物生产，而西侧的弗拉姆浅滩和艾默里冰架前缘陆架区的沉积物则包含大量冰筏碎屑的输入。

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南极夏季南设得兰岛海域浮游动物群落垂直分布

杨光李超伦张永山刘群

2015, 27 (1): 17-24. DOI: 10.13679/j.jdyj.2015.1.017

摘要 ( 1403 )

PDF(2413KB) ( 1276 )

浮游动物群落结构的垂直分布研究可以更好地了解其在海洋食物网物质能量循环中的作用。基于2012年1月中国第28次南极考察期间在西南极南设得兰岛海域4个站位Multinet网（200 µm，0.5 m²）采集的浮游动物样品资料，运用多元统计方法对浮游动物群落垂直结构及与环境因子关系进行了分析，结果显示: 浮游动物可划分为3个群落，群落1由采自上层水体（0—200 m）的样品组成，此群落平均丰度为31 782.02个·1 000 m^-3，优势种为桡足类Oithona similis, Ctenocalanus citer, Oncaea curvata, Calanoides acutus, Calanus propinquus及南极大磷虾原蚤状幼体CⅠ-Ⅲ期个体；群落2主要由采自中层水（200—1 000 m）的样品构成，群落平均丰度为22 325.59个·1 000 m^-3，其指示物种主要包括桡足类O. curvata, O. similis, Oithona frigida, C. citer, Aetideopsis minor, Bathycalanus bradyi, C. acutus, C. propinquus, Metridia gerlachei, 介形类Alacia spp. 及箭虫Eukrohnia hamata；群落3由采自较深层水（1 000—2 000 m）的样品组成，群落平均丰度为989.27个·1 000 m^-3，其指示种为深水桡足类Bathycalanus bradyi。Bio-Env分析显示叶绿素a和盐度分别是对群落聚类起关键影响的单因子，水深、盐度和叶绿素a的组合则最好地解释了群落的划分。

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南极磷虾渔业近况与趋势分析

黄洪亮陈雪忠刘健李灵智吴越杨嘉樑周斌齐广瑞陈帅徐国栋

2015, 27 (1): 25-30. DOI: 10.13679/j.jdyj.2015.1.025

摘要 ( 1710 )

PDF(2223KB) ( 3002 )

南极周边海域蕴藏着丰富的南极磷虾资源，其开发潜力受到世界各国的关注。为此，本研究基于南极海洋生物资源养护委员会（CCAMLR）统计数据分析了近几年南极磷虾渔业国家发展状况，并研究了南极磷虾渔业捕捞结构的变化特点。结果发现:（1）受捕捞技术及装备的限制，南极磷虾传统渔业国家——波兰、日本及乌克兰等正逐渐淡出开发行列;（2）随着挪威、中国及智利等新兴国家的加入，南极磷虾入渔船舶和渔业产量呈上升趋势;（3）南极磷虾全年均有生产，其中3—9月份渔获产量占总产量的70%—90%;（4）受综合环境因素和新的渔业管理措施影响，CCAMLR 48.1、48.2和48.3小区渔获产量年间波动变大，渔场选择难度增大;（5）传统的大规模科学调查模式已不适应该资源变化与渔业管理的要求，科学性渔业调查将成为今后南极磷虾资源调查与评估的重要补充。

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南极磷虾商业化开发的战略性思考

刘勤黄洪亮李励年王茜周雨思阮雯

2015, 27 (1): 31-37. DOI: 10.13679/j.jdyj.2015.1.031

摘要 ( 1743 )

PDF(967KB) ( 2656 )

南极磷虾的区域特色、资源保有量优势和广泛的应用价值,使它成为重要的战略资源。南极磷虾商业化开发战略是海洋战略的重要组成部分，其资源特色为战略制定与实施提供了支撑，符合战略性新兴产业发展要求。基于中国海洋开发的战略环境，结合南极磷虾资源特色，评估其战略能力，确立发展目标为形成并完善南极磷虾资源开发的产业体系，确立发展战略重点为跟踪南极磷虾资源养护管理措施变化和开发利用政策、中国南极磷虾产业发展模式及风险评估、中国发展南极磷虾产业关键技术突破与产业化机制、中国发展南极磷虾产业的政策措施与保障机制研究。

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中国南极磷虾产业专利技术布局与趋势分析

岳冬冬王鲁民黄洪亮郑汉丰冯春雷江航李子牛

2015, 27 (1): 38-46. DOI: 10.13679/j.jdyj.2015.1.038

摘要 ( 1436 )

PDF(826KB) ( 1930 )

通过对在中国申请的南极磷虾产业相关专利进行了检索与统计，主要对总体趋势、专利类型、IPC类别、申请人国别与地域、申请人关注重点领域、法律状态与生命周期以及运作自由等进行分析, 认为南极磷虾产业专利技术研发, 处于技术发展期, 布局已稍显落后, 并出现国外申请人布局势头明显等特征，提出开展南极磷虾产业技术创新战略研究，有效规避产业开发专利壁垒风险。

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气候系统模式对于北极海冰模拟分析

邱博张录军储敏吴统文谭慧慧

2015, 27 (1): 47-55. DOI: 10.13679/j.jdyj.2015.1.047

摘要 ( 1505 )

PDF(5079KB) ( 1520 )

利用全球耦合模式对比计划第五阶段（CMIP5）模拟试验的结果，并与观测资料对比分析，评估了CMIP5模式对北极海冰的模拟效果。结果表明:多数模式可以较好地模拟出北极海冰的空间分布以及季节变化特征。1979—2005年北极海冰迅速减少，所有模式均模拟出北极海冰减少的趋势，但减少趋势大小与观测差别较大。在全球变化的背景下，全球地表气温升高1℃，北极海冰的面积减少1.02×10⁶km²，而在模式中减少的北极海冰面积在0.62×10⁶—1.68×10⁶km²之间，说明模式对于北极海冰的模拟仍然存在很多不确定性。

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四种再分析辐射资料在东南极高原适用性评价

傅良卞林根效存德丁明虎

2015, 27 (1): 56-64. DOI: 10.13679/j.jdyj.2015.1.056

摘要 ( 1305 )

PDF(3157KB) ( 1354 )

利用东南极Panda-1站2011年2月至2012年1月期间的辐射观测资料, 检验了四种再分析资料在该地区的适用性。结果表明：对各辐射分量ERA interim在Panda-1地区的适用性都明显好于其他三种再分析资料, 这主要归因于其四维变分(4D-VAR)数据同化系统的应用、新的云预报方程和改进的参数化方案以及同化了更多的卫星资料雷达等非常规探测资料。对于向下短波辐射, NCEP-1与实测值之间偏差最大(18.7 W•m^-2), 可能原因是模式对大气透明度的高估和对云量的低估。对反射率模拟的偏差直接导致了各模式对净短波辐射模拟偏差。NCEP-1与JCDAS都低估了Panda-1地区的地表反射率, 模式中, 地表吸收了更多的向下短波辐射, 最终导致对净短波辐射模拟偏高。对向下长波辐射, 四种再分析资料都存在不同程度的低估,冬季偏差大于夏季,其中NCEP-1与NCEP-2偏差最大(分别为－62•6 W•m^-2和－37.3 W•m^-2)。四种再分析资料均不能很好地反映Panda-1地区净辐射的年变化情况, 一般而言, 夏季偏差小, 冬季偏差大。虽然再分析资料存在明显的缺陷和不足, 在广袤的东南极高原地区, 观测站点稀少, 实测资料无法满足需要, 再分析资料仍不失为研究东南极地区气候的一种有效工具。

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基于航运成本的北极东北航道集装箱运输潜力研究

寿建敏冯远

2015, 27 (1): 65-73. DOI: 10.13679/j.jdyj.2015.1.065

摘要 ( 1429 )

PDF(998KB) ( 2067 )

根据北极东北航道航运环境，对北极航行船舶进行了技术和经济分析，并在分析中欧货物贸易量和集装箱运输量的基础上，对北极东北航道集装箱航运网络的构建进行了研究，设立北极东北航道航运技术和经济分析方案，建立了航运技术经济成本分析模型，并对不同规模船型通过北极东北航道的集装箱运输成本进行了比较分析。在北极航道以卑尔根港为轴幅式枢纽港的集装箱运输成本分析基础上，提出了建设新的欧洲轴幅式枢纽港有利于提高北极航道竞争力的推论。论文的结论表明，在目前北极航道航行环境下，航行时间节约不多，航次成本节约在10%左右，燃油成本节约较大，达35%左右。

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环北极国家与地区的北极航道通行政策及其发展趋势分析

王丹王杰张浩

2015, 27 (1): 74-82. DOI: 10.13679/j.jdyj.2015.1.074

摘要 ( 1415 )

PDF(670KB) ( 2907 )

全球变暖加快了北冰洋融化的速度,从而使得北极航道全面开通的时间将比预期大大提前,北极航道的交通价值也日益凸显。在这种情况下,环北极国家与地区纷纷提出了对北极航道通行的政策和主张。中国虽不是环北极国家,但北极航道能缩短中国国际贸易的海运距离,节约货物海上运输的时间和成本,并降低传统航线的海盗和恐怖主义袭击风险,所以从维护中国在北极航道通行问题上的“潜在利益”的角度出发,中国应该加强对北极航道通行问题的关注。本文首先介绍了北极航道问题的由来,逐一阐述了俄罗斯、加拿大、美国和欧盟在北极航道通行问题上的政策和主张；最后分析了北极航道通行政策的发展趋势。

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基于光学立体和InSAR的Grove山地区DEM建立和分析

万雷周春霞鄂栋臣

2015, 27 (1): 83-90. DOI: 10.13679/j.jdyj.2015.1.083

摘要 ( 1397 )

PDF(3042KB) ( 1430 )

本文分别利用光学立体和InSAR技术生成了东南极Grove山地区15 m分辨率的ASTER DEM和20 m分辨率的InSAR DEM。在利用ASTER立体像对生成DEM的过程中引入ICESat测高数据作为高程控制以减少错误匹配，提高DEM垂直精度；而在利用ERS tandem数据生成DEM后，选取ICESat测高数据对InSAR DEM进行倾斜面纠正，以消除基线不精确估计等带来的影响。通过与未作控制的ICESat测高数据进行比较，评价了两种DEM的精度并对误差进行了分析。同时，比较了两种DEM的差异，并分析了造成这些差异的原因，探讨了两种技术生成南极冰盖DEM的优势和不足。最后结合两DEM的优势，融合生成了Grove山地区高精度的DEM。

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北斗系统在远洋及南极地区的定位性能分析

杜玉军王泽民安家春谢苏锐

2015, 27 (1): 91-97. DOI: 10.13679/j.jdyj.2015.1.091

摘要 ( 1397 )

PDF(3306KB) ( 1859 )

利用北斗/GPS双系统四频率接收机, 于2011年10月至2012年4月采集了中国第28次南极考察沿线的北斗和GPS实测数据, 跨度北至中国天津, 南至南极内陆昆仑站。从C/A码伪距的信噪比和多路径、可见卫星数、PDOP值、标准定位的精度等方面对比分析了北斗和GPS系统在航线上不同区域, 尤其是在远洋及南极地区不同运动状态下的定位效果。结果表明现阶段的北斗系统信号质量总体上与GPS相当；在45°以内的中低纬度地区, 动态定位精度与GPS相当, 水平和高程方向分别可达10 m和20 m左右, 而静态定位水平方向精度为米级, 与GPS相当, 高程方向10 m左右, 较GPS略差；在中高纬地区, 由于可见卫星数较少、卫星分布较差, 定位精度较差或无法定位。

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基于Android和iOS的极地移动信息平台设计与开发

刘鹏庞小平艾松涛

2015, 27 (1): 98-103. DOI: 10.13679/j.jdyj.2015.1.098

摘要 ( 1318 )

PDF(2367KB) ( 1382 )

以智能手机为载体的移动互联网迅速发展，其中Android（安卓）和iOS（苹果移动操作系统）占绝大多数。本文以Android和iOS为开发平台，设计实现了中国南北极考察数据浏览与互动的移动信息平台——掌上两极。该平台已通过专家评审并在苹果应用商店和安卓市场正式发布，为极地管理部门、科研人员和社会公众便捷、快速获取极地相关信息提供了新的通道。

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南极冰盖内部等时层研究进展综述

唐学远孙波崔祥斌

2015, 27 (1): 104-114. DOI: 10.13679/j.jdyj.2015.1.104

摘要 ( 1411 )

PDF(2834KB) ( 1522 )

南极冰盖内部等时层记录了不同时期冰盖表面的特征及其演变，蕴含了丰富的冰下环境信息。目前，已成为研究大空间尺度与长时间尺度上南极冰盖演化及其底部环境的重要媒介。地球物理观测和数值模拟技术的综合使用，实现了南极冰盖内部等时层在大陆尺度上的可视化。通过这些内部等时层，冰川学研究将南极冰盖内部的古冰流与千年至百万年时间尺度的地貌及冰下环境的变化细节联系起来，得到了一系列数量化的结果。针对南极冰盖，综述产生内部等时层的冰盖动力学物理机理及其在冰川学上的应用，评估在五个方面的运用：（1）深冰芯断代与选址；（2）冰盖动力学过程；（3）冰盖物质平衡；（4）冰盖稳定性；（5）冰下环境。另外，基于对内部等时层的已有认识，对未来在内部等时层研究中可能需要强化的领域进行了归纳：（1）发展更精细描述并测试内部等时层结构时空变化的数值模拟技术框架面临的挑战；（2）如何从内部等时层蕴含的信息推断鉴别以目前南极冰盖作为初始条件的冰盖质量变化；（3）为获得更高分辨率的内部等时层结构图像，得到关于冰盖内部冰体形变与演化的更多数量化信息，如何强化冰盖冰下环境的重复观测。

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南极冰盖表面冰流速研究综述

陈军柯长青

2015, 27 (1): 115-124. DOI: 10.13679/j.jdyj.2015.1.115

摘要 ( 1564 )

PDF(1801KB) ( 2547 )

冰川表面流速作为南极冰盖物质平衡估算的一项重要内容，对于研究全球变暖背景下的海平面上升具有重要意义。随着技术的进步，南极的冰流速监测方法已经从传统的花杆测量、光学仪器边角测量, 发展到先进的GPS测量和遥感观测。南极冰盖冰流速总体特征是：海岸带冰流速快于内陆冰流速, 冰架冰流速快于陆地冰流速, 西南极冰流速快于东南极冰流速。未来加强对数据稀疏地区的冰流速监测，扩大冰流速研究的时间尺度，开发冰流速研究的新方法以及构建冰流速波动与气候变化相互关系模型等，成为南极冰流速研究的新热点。

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