极地研究

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极地海冰厚度探测方法及其应用研究综述

季青庞小平许苏清赵羲刘清全石中玉

2016, 28 (4): 431-441. DOI: 10.13679/j.jdyj.2016.4.431

摘要 ( 932 )

PDF(2979KB) ( 2439 )

海冰是全球气候变化的敏感指示器，对全球热平衡、大气环流、海洋水循环和温盐平衡起到至关重要的作用。海冰厚度作为海冰中最重要的参数之一，也是最难探测的地球物理参数。在回顾和分析基于仰视声纳、走航观测、电磁感应、微波遥感等方法进行极地海冰厚度探测和应用研究的基础上，着重阐述近年来利用卫星测高技术估算极地海冰厚度的研究现状与趋势，为我国开展相关科研工作提供参考。

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南极冰盖表面微地貌研究进展与展望

苏小岗孙波刘春崔祥斌郭井学

2016, 28 (4): 442-450. DOI: 10.13679/j.jdyj.2016.4.442

摘要 ( 685 )

PDF(2985KB) ( 1468 )

南极冰盖表面微地貌是大气与冰盖相互作用的直接产物，微地貌的形态特征、结构性质及其发展变化对南极冰盖表面的物质平衡、能量平衡以及冰盖记录大气信息的过程具有重要的影响，冰盖表面微地貌的结构性质以及空间分布的确定是计算南极冰盖物质平衡与能量平衡的重要依据，同时在南极冰芯钻探选址以及冰芯解译古气候信息时具有重要的参考价值。根据微地貌的形成方式将南极冰盖表面微地貌分为沉积型、侵蚀型、沉积间断型三类，介绍了南极冰盖表面常见的微地貌形态雪丘、雪纹、雪垄、雪窝以及光洁区的形态特征与结构性质，并对冰盖表面微地貌的分布规律特征进行了总结，文中重点对不同微地貌区域内的物质平衡与能量平衡特征进行了介绍，最后探讨了冰盖表面光洁区对南极冰芯选址的影响，并对未来南极微地貌研究进行了展望。

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关于拉斯曼丘陵泛非期高级变质作用时代的新限

任留东李崇王彦斌刘平

2016, 28 (4): 451-461. DOI: 10.13679/j.jdyj.2016.4.451

摘要 ( 715 )

PDF(3399KB) ( 1573 )

就目前认识，拉斯曼丘陵地区的所有基底和盖层岩石都卷入到了格林威尔期和泛非期高级变质和变形作用。泛非期高峰变质的时代大致在550—530 Ma，其造山晚期的花岗质岩浆作用遍及全区。我们观察到，中山站区石榴黑云斜长片麻岩固相变质作用过程，主要是对早期锆石的重启、改造，例如，对早期岩浆锆石环带的模糊化，对锆石棱、角的溶蚀，甚至同位素体系的重启等，难以形成变质锆石（边），退变或重启年龄平均值为522.7±6.6 Ma。峰期变质之后侵位的花岗岩结晶年龄为545±9 Ma，意味着峰期变质应不晚于该年龄。泛非期的变形、变质作用及花岗岩可对早期“干”岩石进行某种程度的退变质改造，从而造成高级变质岩变质结构的复杂性。这种变质作用及有关的花岗岩活动似乎缘于陆块内部的活化，而不是不同陆块间的碰撞所致。

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2012年马卡诺夫海盆与楚科奇深海平原浮游动物夏季的垂直分布及地理差异

徐志强张光涛孙松

2016, 28 (4): 462-473. DOI: 10.13679/j.jdyj.2016.4.462

摘要 ( 716 )

PDF(3096KB) ( 1493 )

利用2012年9月1—6日采自马卡诺夫海盆3个站位和楚科奇深海平原1个站位的分层浮游动物样品，研究了浮游动物在0—1 000 m水层的垂直分布以及地理差异。结果表明，浮游动物在上层分布密集而在深层比较稀少。4个站位在0—50 m、50—100 m和100—200 m水层的平均丰度分别为265.0、360.7和231.2 ind·m^-3，而在200—500 m和500—1 000 m的丰度只有64.4和36.9 ind·m^-3。在数量上占优势的种类中，植食性为主的拟长腹剑水蚤(Oithona similis)、北极哲水蚤(Calanus glacialis)和极北哲水蚤(Calanus hyperboreus)集中在200 m以浅的水层。虽然在200m以下杂食性种类矮小微哲水蚤(Microcalanus pygmaeus)、隆剑水蚤(Oncaea spp.)和细长长腹水蚤(Metridia longa)的丰度明显降低，但是占浮游动物总丰度的比例却明显更高。两个调查海区浮游动物种类组成相似，但是楚科奇深海平原大型桡足类极北哲水蚤的丰度较高，而小型桡足类丰度较低?垂直分布上差异主要在于500—1 000 m水层，马卡诺夫海盆站位丰度为22.7—92.6 ind·m^-3，而楚科奇深海平原只有1.6 ind·m^-3。深海区浮游动物丰度的地理差异说明生物泵的作用存在空间异质性。类似地理差异产生的原因在于楚科奇深海平原存在数量较多的极北哲水蚤，它们在春季融冰前就上升到表层摄食冰藻，显著降低了有机物的垂直通量。

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北极海域优势种微单胞藻(Micromonas sp.)与其关联菌群的相互作用

苗祯罗玮杜宗军李会荣楼妍颖

2016, 28 (4): 474-483. DOI: 10.13679/j.jdyj.2016.4.474

摘要 ( 777 )

PDF(1951KB) ( 1475 )

以夏季北极海域的优势微藻微单胞藻（Micromonas sp.,CMPP2099）及其关联菌群为切入点，对这两个重要生态学角色之间的相互关系进行了探索研究。实验选择两种不同生长状态的微单胞藻（指数生长期和稳定生长期）；并针对微单胞藻的这两种生长状态，添加外源细菌（单一外源细菌和自然外源细菌）作为实验组。研究发现，无论添加细菌与否，都不会对微单胞藻的生长产生影响，微单胞藻均保持着正常稳定的生长状态，且微单胞藻能够促进细菌的增长。稳定生长期实验组的细菌数量明显高于指数生长期的细菌数量。微单胞藻由于其不具胶体形成的细胞特性，在藻菌共生中并没有发现透明胞外聚合颗粒物（transparent exopolymer particles, TEP）大量存在。添加外源细菌对培养液中的微单胞藻生长、细菌的数量、溶解有机碳（dissolved organic carbon, DOC）、透明胞外聚合颗粒物（TEP）和溶解游离氨基酸（dissolved free amino acid, DFAA）的浓度并无影响，而仅仅由于其所在状态不同存在着差异。该研究初次开展的北极中心海域优势藻种及关联菌群之间关系研究，对极地海洋生态系统中的微食物环有着重要的意义，并为在极地海域中的微食物环优势浮游植物微生物种群之间的生态协作提供了实验和理论依据。

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南极南设得兰群岛附近海域表层沉积物中有色溶解有机物的分布特征及来源分析

霍城李盼盼葛林科那广水朱小梅

2016, 28 (4): 484-490. DOI: 10.13679/j.jdyj.2016.4.484

摘要 ( 783 )

PDF(2065KB) ( 1531 )

在南极南设得兰群岛附近海域采集了6个表层沉积物样品，测定了提取液中溶解有机物（DOM）的有机碳含量、紫外可见吸收光谱和三维荧光光谱，并对有色溶解有机物（CDOM）的分子量信息及各荧光组分的成分和来源进行了分析。结果表明，南设得兰群岛附近海域表层沉积物中DOM提取液的溶解有机碳（DOC）及沉积物有机碳（SOC）的含量呈现由近岸向开阔海域递减的趋势，紫外可见吸收光谱中的吸收系数（a）也表现出了相似的性质，光谱斜率比（S_R）表明近岸沉积物CDOM老化程度较强。通过对三维荧光光谱的分析可知，南设得兰群岛附近海域表层沉积物中的CDOM包含３种荧光组分，即类色氨酸、海洋类腐殖质和陆源类腐殖质，表现出较强的自生源特征，整个研究海域CDOM来源以内源为主，受陆生植物和土壤有机质的外源输入影响较小。通过CDOM各参数的相关性分析发现，沉积物DOM提取液的DOC含量与SOC含量以及吸收系数和腐殖化指数（HIX）等参数相互之间都呈显著正相关，相关系数（r）均在0.88以上，显著性水平P＜0.01。

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OSM在极地GIS中的应用

桂大伟庞小平艾松涛

2016, 28 (4): 491-497. DOI: 10.13679/j.jdyj.2016.4.491

摘要 ( 718 )

PDF(2836KB) ( 1427 )

随着开源网络地图服务OpenStreetMap（OSM）数据精度的提高和数据覆盖范围的扩大，其应用已逐渐渗透到各个领域，国内外专家学者对OSM的研究也不断地深入。为探究OSM在极地科考领域的应用实现，同时促进我国极地信息化事业的快速发展，从应用角度出发，论证了OSM在补充谷歌地图实现“雪龙在线”网络信息平台功能的可行性。实现了本地OSM全球地图数据库的建设，并在实现极地网络地图服务（WMS）功能基础之上提出多源空间数据的融合与可视化表达的技术路线，为极地海冰检测与动态变化研究提供了有利的支持，为极地主管部门决策的制定与实施提供了可靠的保障。

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南极长城站验潮站数据处理和潮汐特点初步分析

张保军王泽民安家春艾松涛柯灝

2016, 28 (4): 498-504. DOI: 10.13679/j.jdyj.2016.4.498

摘要 ( 716 )

PDF(2301KB) ( 1457 )

继在南极中山站建成我国南极首个永久性验潮站后，2012年1月在南极长城站又建成了我国南极第二个永久性验潮站。通过对长城站验潮站相关数据进行分析处理，得到了验潮基准系统的水准网平差结果和验潮仪零点标定结果，以及长城站附近海域海洋潮汐170个分潮的调和常数，并据此进行了潮汐预报，同时分析了长城站潮汐余水位的变化特征，探讨了利用附近的Antarctic Base Prat验潮站的余水位改正长城站潮汐预报的可行性，结果表明使用Antarctic Base Prat验潮站余水位改正长城站潮汐预报,可以显著提高长城站验潮站潮汐预报的精度，余水位改正后2014时段的潮汐预报中误差为±3.42 cm，明显好于改正前的预报中误差±10.43 cm。

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夏季南极固定冰单轴压缩强度及试样破碎规律研究

韩红卫雷瑞波李丙瑞程鹏李志军

2016, 28 (4): 505-513. DOI: 10.13679/j.jdyj.2016.4.505

摘要 ( 684 )

PDF(3205KB) ( 1297 )

2012年11月—2013年4月中国第29次南极科学考察期间，针对南极夏季固定冰单轴压缩性质开展了研究。使用冰芯钻直接在平整冰层钻取力学试样，取样冰厚为149 cm，其中颗粒冰、柱状冰和片状冰分别占采样冰芯总长度的15.4%、72.5%和12.1%；单轴压缩试样只采用柱状冰部分，加工好的力学冰样尺寸为直径9 cm，长度为18 cm；共设置5个试验温度（－2、－4、－6、－8和－10℃），加载应变速率在10^－6—10^－2s^－1。利用统计方法分析试验结果，建立了南极夏季海冰单轴压缩强度与孔隙率和应变速率的关系式，以及综合考虑应变速率和温度影响下的单轴压缩强度定量表达式；同时，基于分形理论对单轴压缩试样破碎块分布规律进行了分析，结果显示碎块长度分形维数随着温度和应变速率的降低有增大趋势。在特别低应变速率下海冰试样整体发生蠕变时，无法采用分形方法讨论海冰内部破碎程度。

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磁暴期间南极South Pole站和McMurdo站电离层闪烁与GPS TEC时空变化相关性研究

尹萍王慧美潘丽静郑亚男

2016, 28 (4): 514-522. DOI: 10.13679/j.jdyj.2016.4.514

摘要 ( 676 )

PDF(5013KB) ( 1284 )

目前，对电离层闪烁特性的研究大多集中在低纬度地区，而在极区，特别是在南极地区，由于测量数据稀少，所以研究十分有限。文章借助安装在南极South Pole站和McMurdo站的GPS闪烁监测仪，获取到实测的电离层闪烁数据，同时结合IGS网站提供的同址GPS观测数据，分析了2011年9月24—25日磁暴发生前，9月26日磁暴发生时以及9月27日磁暴发生后GPS L波段信号电离层相位闪烁和GPS TEC时空变化特征。分析显示，这次磁暴对电离层的一个重要的影响是在电离层扰动剧烈期间，相位闪烁活动及其强度在时间和空间分布上都显著增强。研究结果发现，在强电离层闪烁期间，实测的相位闪烁指数σ_{_Φ}与由GPS观测数据推算的TEC变化率指数（ROTI）的变化非常相似，两者之间呈现出良好的相关性。从而证明，在如南极等缺乏独立电离层闪烁观测值的地区，GPS ROTI可以作为表征电离层闪烁的重要可选参数，进而可以借助全球分布的GPS观测数据来分析和研究电离层闪烁特性。

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北极科学考察法律制度探析

卢芳华

2016, 28 (4): 523-531. DOI: 10.13679/j.jdyj.2016.4.523

摘要 ( 774 )

PDF(714KB) ( 1384 )

北极在气候、资源、航道、科考等诸多领域对我国有着重要的现实和潜在价值，科考活动在资源争夺上的工具价值更是独一无二，同时，科考作为低敏感领域的活动也最容易开展合作。《联合国海洋法公约》和《斯匹次卑尔根群岛条约》是目前北极科考活动主要的法律规范。作为发展中大国，中国既有对北极科考的法律依据又有雄厚的科研实力。北极科考活动的拓展关涉中国在北极航道、渔业、投资等领域重要的国家利益，也有利于我国未来在北极事务中占有一席之地。因此，我国应进一步加大北极科考活动力度，参与北极科考活动法律规范的制定，进而提升我国在北极事务中的参与权和发言权。

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南极磷虾渔业反馈式管理探析

左涛赵宪勇王新良朱建成

2016, 28 (4): 532-538. DOI: 10.13679/j.jdyj.2016.4.532

摘要 ( 830 )

PDF(707KB) ( 1398 )

随着近几年南极磷虾渔业的快速发展，南极海洋生物资源养护委员会（CCAMLR）正在抓紧建立反馈式管理（FBM）机制，以预防和控制磷虾渔业对南大洋局部生态系统可能产生的负面影响，介绍了CCAMLR南极磷虾渔业反馈式管理的基本概念和理论框架，梳理了反馈式管理工作开展的具体进程；侧重阐述了近期反馈式管理的两类模式策略，分析了反馈式管理关注的科学问题和基础理论、方法；提出我国渔业相关机构应积极储备科学数据和理论，参与反馈式管理建设，以适应未来南极磷虾渔业新的管理模式，促进我国南极磷虾渔业的可持续发展。

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1979—2013年南大洋海冰变化特征及与典型气候变化因子的相关性分析

陈静陆志波

2016, 28 (4): 539-547. DOI: 10.13679/j.jdyj.2016.4.539

摘要 ( 859 )

PDF(3597KB) ( 1518 )

全球气候变化导致的南大洋海冰变化已引起广泛关注，基于近35年来该区域海冰覆盖范围的时空变化规律，运用Pearson相关和聚类分析等方法，探讨多元厄尔尼诺指数（MEI）、海洋尼诺指数（ONI）以及臭氧空洞面积气候变化因素与海冰覆盖范围的关系。南大洋海冰呈1.1%（±0.6%）小幅度增长，近5年印度洋海域海冰增长最快。1—6月别林斯高晋/阿蒙森海域、6—9月和11月威德尔海域海冰的多年变化趋势均为负增长。在南大洋5大片区中海冰与气候变化因子的关系不同，其中ONI影响别林斯高晋/阿蒙森、威德尔、印度洋、罗斯海海域；MEI主要影响印度洋和罗斯海海域；臭氧空洞主要影响罗斯海和威德尔海域。海冰变化对气候变化的响应存在不同程度的滞后性。

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南极内陆冰盖表面地貌特征监测系统设计及应用分析

晁强窦银科孙波郭井学丁云风

2016, 28 (4): 548-554. DOI: 10.13679/j.jdyj.2016.4.548

摘要 ( 817 )

PDF(4684KB) ( 1479 )

南极内陆冰盖表面的特征与冰盖表面年际降雪量、冰盖表面风速有关，冰盖表面地貌特征主要包括雪面粗糙度、雪层软硬度，这些特征对内陆车队行进过程中的设备运输具有重要的参考价值。文中提出了车载自动化监测冰盖雪面特征的方法，并进行了监测系统的设计与数据分析；该系统包括以雪地车颠簸幅度代表的雪面凹凸程度（即雪面粗糙度），以GPS模块监测车辆行进距离，以激光测距监测雪地车车辙深度来表征雪面软硬度。通过数据采集系统的实时监测软件平台，实现了冰盖表面地貌特征的监测；该系统分别于2012年11月和2014年11月在中国第 29次南极和31次南极考察中进行了监测应用，通过对以上监测数据的分析，初步给出了中山站至昆仑站沿途的冰盖表面粗糙度及雪面软硬度结果。

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