极地研究

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南极绕极流研究进展综述

陈红霞林丽娜潘增弟

2017, 29 (2): 183-193. DOI: 10.13679/j.jdyj.2017.2.183

摘要 ( 1169 )

PDF(302KB) ( 1754 )

南极绕极流是自西向东横贯太平洋、大西洋和印度洋的全球性环流, 也是世界上唯一一支和地球上所有其他洋流都有关联的洋流。尽管对南极绕极流的观测和研究历史相对较短, 但是对其特征、变化和机制的研究已取得了许多重要进展, 对其在全球变化中的作用的研究也日益深入。南极绕极流成为海洋和大气科学领域的前沿研究内容。以绕极流锋面分布、流速特征、纬向输运、经向输运及其响应的动力机制为重点, 总结了过去数十年里对绕极流观测和理论的研究结果, 明确了研究中仍然薄弱的环节, 并提出了相应的工作建议, 以促进我国关于南极绕极流及相关海洋和大气过程的研究。

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平面冰层覆盖下水中声传播损失特性分析

陈文剑殷敬伟周焕玲朱广平孙辉

2017, 29 (2): 194-203. DOI: 10.13679/j.jdyj.2017.2.194

摘要 ( 712 )

PDF(19724KB) ( 454 )

理论计算了冰层的声波反射系数, 分析了平面冰层覆盖下水中声传播损失特性。将冰层视作平面覆盖层, 建立了“空气-冰层-水”结构的冰层反射物理模型, 结合冰中的物理声学参数, 得到冰层反射系数; 利用Bellhop海洋声学传播模型得到冰层覆盖下声场的传播损失, 对比分析了传播损失与声波频率、声源深度的关系; 结合冰层反射系数计算结果, 解释了冰下信道具有频率选择性的原因。结果表明, 冰层覆盖下声场传播具有明显的频率选择性, 这种频率选择性是由声波频率和冰层厚度共同决定的。

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联合GPS和SARAL卫星测高数据构建南极Dome A区域DEM

杨全明杨元德王泽民宋国云刘艳霞

2017, 29 (2): 204-209. DOI: 10.13679/j.jdyj.2017.2.204

摘要 ( 776 )

PDF(4578KB) ( 730 )

南极冰盖数字高程模型(digital elevation model, DEM)对南极环境变化和地形研究具有重要作用, 利用GPS实测数据和卫星测高数据建立DEM是构建南极冰盖表面DEM的重要方法。考虑到实测GPS数据的精度较高, 而卫星测高的空间分辨率占优, 本文探讨综合利用这两种数据构建南极Dome A区域DEM。法国国家空间研究中心和印度空间研究组织共同研制的SARAL卫星是Envisat的后续卫星, 搭载的AltiKa雷达高度计首次采用了Ka波段, 可以极大减小电离层的影响, 提高测距精度和卫星数据的空间分辨率。本文首先利用中国南极第29次科学考察在Dome A区域的实测GPS数据对SARAL数据进行精度评定, 然后利用实测GPS数据对SARAL测高数据进行高程修正, 联合GPS数据获取得到了Dome A区域300 m分辨率的DEM。结果表明SARAL的高程精度为0.615 m, 而联合GPS数据能改善DEM精度, 提高到0.261 m。

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南极中山站-Dome A断面表层雪稳定同位素空间分布及环境影响因素分析

马天鸣谢周清李院生安春雷史贵涛于金海马红梅姜苏

2017, 29 (2): 210-217. DOI: 10.13679/j.jdyj.2017.2.210

摘要 ( 765 )

PDF(2968KB) ( 840 )

中山站-Dome A 断面是表层雪稳定同位素组成分析的理想区域, 沿线进行δ18O、 δD和d的空间分布及环境影响因素研究对反映东南极地区的气候变化和物质来源具有关键意义。因而, 本文基于线性回归及相关性分析方法, 详细探究了断面上多种环境因素与表层雪稳定同位素分布的空间关系。结果表明, 温度和地理因素与同位素比值之间有显著相关关系, 且海拔是地理因素中的主要影响因素, 随海拔上升表层雪的δ18O呈线性下降趋势。另外, 通过断面上δ-T斜率与南极其他断面对比, 发现斜率可能具有冰盖近岸和内陆地区较低的区域性特征, 而造成这一现象的原因是水汽源区的改变和低温条件下水汽过饱和时的同位素动力分馏。最后, d的空间分布在沿海区域和内陆区域也有不同, 推测主控因素分别是水汽源区条件和温度。

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基于形态学及傅里叶分析对两种南极冰鱼耳石外型的研究

魏联朱国平刘子俊

2017, 29 (2): 218-227. DOI: 10.13679/j.jdyj.2017.2.218

摘要 ( 699 )

PDF(3458KB) ( 932 )

根据2014年3—4月以及2015年4—9月在南设得兰群岛以及南乔治亚群岛周边水域采集的裘氏鳄头冰鱼(Champsocephalus gunnari)及雪冰(Chionobathyscus dewitti)样本, 对其耳石进行5种基础形态参数测量并转换为7种形态学参数, 比较分析了两种冰鱼间的耳石形态学差异, 再利用傅里叶分析法选取两种耳石的77个傅里叶系数进行判别。结果表明, 两种冰鱼耳石长、高、周长、面积及质量均与体长呈显著的幂指数关系(P＜0.01)。由形态指标分析可知, 裘氏鳄头冰鱼较雪冰耳石环率更低, 即更趋近于圆, 更为规则, 且耳石厚度上略薄。两者各项形态参数间均存在显著性差异(P＜0.01)。对耳石77个傅里叶谐值进行主成分分析, 其中前20个主成分解释总变异的82.491%, 两种冰鱼的因子分布图上重叠量较少, 可见区分度较好, 判别分析选取了其中的6个傅里叶值建立了判别函数, 总体判别率为96.15%。总体而言, 可利用耳石外型对两种冰鱼进行种类判别, 傅里叶分析更为直观清晰且较为准确。本研究可为南极冰鱼耳石形态学研究提供基础数据, 并就其种类鉴别提供备选方法。

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两株北极褐藻DNA条形码序列的记录

刘晨临林学政

2017, 29 (2): 228-235. DOI: 10.13679/j.jdyj.2017.2.228

摘要 ( 662 )

PDF(1997KB) ( 621 )

2012年第5次北极科学考察期间, 分别在白令海海域和冰岛附近海域各采集到1株褐藻。描述了其形态学特征, 并利用多种DNA条形码序列对其进行了分子鉴定。形态学和基于ITS2序列构建的系统进化树均表明白令海北部海域采集到的AE5-8为孔叶藻亚种 Agarum clathratum subsp. Clathratum, 这一亚种起源于日本北海道, 经过阿拉斯加到北美的东西海岸都有分布。形态学特征及ITS序列和cox1序列均表明在冰岛附近海域采集到的AE5-12是瘤状囊叶藻(Ascophyllum nodosum), 瘤状囊叶藻在北大西洋沿岸属于常见种, 但是北太平洋海岸未见其分布的报道。

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楚科奇海陆架沉积物中几种低环的多环芳烃的垂直分布特征

蔡献贺汪卫国林静赵蒙维王文杰陈秀玲

2017, 29 (2): 236-244. DOI: 10.13679/j.jdyj.2017.2.236

摘要 ( 663 )

PDF(1855KB) ( 713 )

于2014年中国第6次北极科学考察期间, 采集了楚科奇海陆架4根沉积物柱状样, 据此开展了其中几种低环的多环芳烃(PAHs)的总体水平调查, 并结合210Pb测年, 探讨了其垂直分布特征及历史沉降规律。结果表明, 楚科奇海陆架沉积物中几种低环PAHs含量变化范围为50—1 553 ng·g^–1, 总体处于较低水平, 且与粒径变化关系不明显。楚科奇海陆架区沉积物的沉积速率为0.05—0.19 cm·a^–1, 低环PAHs垂直变化较小, 总体受人类影响极少, 局部高值可能受到石油渗漏或成岩作用等过程的影响。

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美国南极科研投入的统计分析及其对我国的启示

刘涵张侠

2017, 29 (2): 245-255. DOI: 10.13679/j.jdyj.2017.1.245

摘要 ( 750 )

PDF(2820KB) ( 1030 )

近些年来南极科研越来越受到世界各国的重视, 作为《南极条约》的发起者和南极条约体系的管理者, 美国始终站在南极科学研究前沿, 对维护其国际南极事务领导地位有着重要意义。1953—2016年美国国家科学基金资助了7 759个南极科研项目, 通过统计分析对项目投入进行以下4个方面的分析: 南极项目投入、南极科研各学科投入、科研大项目以及合作机构。研究发现: (1)1953年至今, 美国国家科学基金会(NSF)对美国南极科研项目的资助力度和重视力度不断增加,促进了美国南极政策的落实和发展; (2)美国各大科学指导机构出台的前瞻性文件对引领美国南极科考发展方向起到重要作用; (3)NSF充分利用各高等院校和研究机构的资源设施, 搭建科研支撑平台, 与之展开长期南极科研项目合作; (4)NSF重视科研大项目的开展, 这些大项目站在南极科学前沿, 引领美国南极科研更好地发展; (5)NSF通过学校、社会、媒体多个渠道开展南极教育, 增进群众对南极了解并培养科研人员来维护美国在南极的科考领先地位。上述研究发现为中国南极科研政策制定提供了相应的启示。

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白令海峡治理的合作机制研究

白佳玉孙妍张侠

2017, 29 (2): 256-269. DOI: 10.13679/j.jdyj.2017.2.256

摘要 ( 775 )

PDF(357KB) ( 1012 )

近年来随着北极冰盖的融化, 北极通航已成为可能, 而白令海峡作为北极航道重要的出口/入口, 其战略地位也将逐步显现并被各国关注。在讨论白令海峡的治理与合作时, 首先要明确白令海峡是用于国际航行的海峡, 而作为海峡沿岸国的美国和俄罗斯对于白令海峡的管控与合作将成为影响未来北极航行的重要因素。为同时保障海峡沿岸国与使用国的利益, 可借鉴马六甲海峡的治理经验, 在现有治理机制的基础上进一步深化海峡沿岸国与海峡使用国的合作机制。中国作为海峡使用国也有必要积极参与白令海峡的合作治理。

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北极航道管理对北极渔业管理的启示

邹磊磊付玉

2017, 29 (2): 270-278. DOI: 10.13679/j.jdyj.2017.2.270

摘要 ( 816 )

PDF(280KB) ( 914 )

北极航道管理与北极渔业管理都是由气候变化所催生的北极重要事务。由于同处北极, 两者面临着一些共性的管理问题, 使两者之间具有了一定的可比性。两者的对比研究显示, 北极航道管理机制构建过程体现了国际合作的精神, 航道管理制度体系在形成之初始终处于动态发展以期得到完善, 依托国际组织制定航行规则也有利于未来北极全面通航后执行统一协调的航道管理制度, 这些北极航道管理实践中所体现的管理理念和路径对北极渔业管理具有启示作用。对比研究也揭示了北极渔业所面临的管理瓶颈, 具体表现为北极5国谋求北冰洋公海“领导者”地位的单边主义行为, 以及北极渔业现阶段所呈现出的“碎片式”管理格局。为实现北极渔业可持续性发展, 北极5国之间、北极5国与北极域外国家之间应加强交流与合作, 同时适时成立相应的区域性渔业管理组织以协调并开展国际交流与合作。

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北极地区国家在《联合国海洋法公约》下的权利义务及其与地理不利国家之间的关系

李雪平方正刘海燕

2017, 29 (2): 279-285. DOI: 10.13679/j.jdyj.2017.2.279

摘要 ( 837 )

PDF(267KB) ( 986 )

随着全球气候变暖, 北极地区丰富的自然资源和独特的地理区位使其战略价值一时凸显。环北极国家为了该地区丰富的自然资源和战略优势展开了一系列行动, 也产生了一系列争端。除了北极八国间存在着主权与主权权利的争端外, 各地理不利国家也纷纷依据《联合国海洋法公约》的相关规定主张其在北极地区应有的权利和利益, 由此加重了北极地缘政治关系的复杂性。鉴于现有的北极多边法律文件以及环北极国家行使主权的实践, 在“人类共同继承”原则下, 亟需澄清环北极国家在《联合国海洋法公约》下的权利义务, 进而协调好它们与包括中国在内的地理不利国家之间的关系。

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哨兵卫星Sentinel-1A数据特性及应用潜力分析

欧阳伦曦李新情惠凤鸣张宝钢程晓

2017, 29 (2): 286-295. DOI: 10.13679/j.jdyj.2017.2.286

摘要 ( 882 )

PDF(2468KB) ( 3030 )

Sentinel-1A是欧空局“哥白尼计划”发射的首颗对地观测卫星, 其搭载的C波段SAR传感器有效地延续了ERS-1/2和ENVISAT ASAR对地观测任务。简要介绍了Sentinel-1A卫星的特点和轨道参数, 并与ERS-1/2和ENVISAT ASAR进行了对比。详细介绍了Sentinel-1A 的成像模式(SM, IW, EW, WV)以及每种模式下数据产品(Level-0, Level-1, Level-2)的特征。最后分析了Sentinel-1A数据在不同领域的实际应用, 为其在对地观测中的广泛应用提供了参考。

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俄罗斯破冰船设计特点分析

刘瀛昊佟福山高良田

2017, 29 (2): 296-304. DOI: 10.13679/j.jdyj.2017.2.296

摘要 ( 864 )

PDF(2103KB) ( 1382 )

近年来, 全球气温升高、北极地区冰层消融, 使得俄罗斯北部的东北航线通航可能性越来越大, 而俄罗斯也组建了庞大的破冰船队用来维护其北部港口和航道的安全。通过对俄罗斯破冰船划分标准的详细介绍, 以及新型破冰船在技术标准、冰区通过能力和艏部外形等设计特点的概述, 对破冰船的发展方向进行了展望, 并为我国未来的极地运输船的设计提供借鉴。

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