极地研究

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南极冰盖接地线研究综述

常沛周春霞雷皓博

2017, 29 (3): 305-313. DOI: 10.13679/j.jdyj.2017.3.305

摘要 ( 914 )

PDF(5703KB) ( 1194 )

接地线是内陆固定冰盖和漂浮冰架的分界线, 其位置的准确界定直接影响到南极冰盖物质平衡的计
算。随着技术的发展, 接地线的提取手段已经逐步从小范围的实地无线电回波测厚和GPS 探测, 发展到大
范围的遥感观测。遥感观测主要包括4 种技术手段, 即流体静力学平衡、坡度分析、重复轨道分析以及差
分干涉测量。以遥感观测为基础, 国际上已发布5 种全南极接地线产品, 包括MOA、ASAID、ICESat、
MEaSUREs 以及Synthesized 接地线产品。随着卫星数据源的丰富, 改进接地线提取方法并高精度提取接地
线, 扩大接地线研究的时间尺度并对全南极进行长时序的接地线动态变化监测, 结合冰架底部消融、冰底地
形和海洋温度等参数, 深入分析其变化原因和机制以及接地线变化与气候变化相互关系的建模等, 将会成
为南极接地线研究的新热点。

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末次冰消期以来冰岛周边海域古海洋环境及海冰研究进展

吴燕妮沙龙滨李冬玲刘焱光梁钰莹

2017, 29 (3): 314-326. DOI: 10.13679/j.jdyj.2017.3.314

摘要 ( 690 )

PDF(2283KB) ( 901 )

冰岛位于北大西洋北部地区, 是对全球气候变化最为敏感的区域之一, 对其周边海域古海洋环境的
深入研究是全球气候变化研究的重要组成部分。海冰的大面积分布是该地区的显著特点之一, 对全球气候
系统产生较大的影响意义。此外, 冰岛周边海域大量火山灰沉积, 也为古海洋环境研究提供了可靠的年代资
料。本文以冰岛为中心, 回顾了冰岛周边海域末次冰消期以来古海洋环境及海冰研究的现状, 探讨了该海域
不同记录之间的差异, 并通过分析末次冰消期以来古环境研究的不足, 提出了相应的展望。

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南极普里兹湾营养盐分布特征及季节性消耗

陈际雨韩正兵扈传昱孙维萍张海生

2017, 29 (3): 327-337. DOI: 10.13679/j.jdyj.2017.3.327

摘要 ( 728 )

PDF(6708KB) ( 898 )

利用中国南极科学考察CHINARE-25/27/29 航次获取的普里兹湾营养盐数据, 对该海域营养盐的含
量分布特征进行了分析, 利用水柱Tmin 层的存在估算了夏季的营养盐消耗量(NNU、NPU 和NSiU), 并对营
养盐的吸收比例及结构做了初步探讨。结果显示, 普里兹湾营养盐空间分布呈现明显的区域特征, 上表层水
营养盐浓度分布表现为冰架边缘区＜陆架区＜深海区的区域性特征。夏季普里兹湾受到浮游植物旺发的影
响, 湾内营养盐(NO3-N、PO4-P 和SiO3-Si)的消耗值相对湾外较高。营养盐吸收比值的变化表明, NSiU/NNU
比值由湾内向湾外呈现升高的特征, 与叶绿素a 具有相反的分布趋势, 推测这一现象与湾内陆架区铁的供
应要高于湾外深海区有关。本文对营养盐结构与变化的探讨, 将有益于进一步深入了解南极普里兹湾各生
源要素的循环过程, 为预测未来南极浮游群落结构的演变提供依据。

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加拿大海盆夏季冰区细菌和原生生物群落特性分析

张灿何剑锋黄涛林凌曹叔楠张芳

2017, 29 (3): 338-348. DOI: 10.13679/j.jdyj.2017.3.338

摘要 ( 697 )

PDF(7749KB) ( 461 )

采用表面荧光显微分析方法对2014 年夏季中国第6 次北极科学考察期间采集于加拿大海盆7 个海冰
站位的融池、冰芯和冰下海水样品进行了细菌和原生生物群落分析。结果表明, 上述3 类生境中的第一优
势类群均为细菌(不包括ICE07 站位出现水华融池的统计), 分别占总生物量的42.8%、37.8%和50.7%; 第二
优势类群均为鞭毛虫, 分别占总生物量的40.2%、34.3%和37.5%。包含细菌、鞭毛虫和纤毛虫在内的异养
生物在总生物量中占有优势, 显示微食物环在其中起着重要作用。在北冰洋夏季快速融冰的背景下, 3 类生
境总体上缺少快速生长的条件, 总生物量偏低。其中ICE07 站位出现融池水华和冰表自养鞭毛藻高值, 推
测合适的藻种和营养盐的额外补充共同促成了该站位冰表(融池)藻华的形成。

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南极普里兹湾船载地磁三分量数据处理分析

王文健高金耀吴招才许明炬王威

2017, 29 (3): 349-346. DOI: 10.13679/j.jdyj.2017.1.349

摘要 ( 645 )

PDF(8367KB) ( 426 )

船载地磁三分量测量仪（STCM）具有易携带、无时空限制、多参数测量等特点，在极地恶劣环境
下，显然比拖曳磁力仪更具优势。对第29 次南极科学考察获得的船载地磁三分量数据进行船磁干扰场的校
正分离，获得相应的三分量数据以及总场。校正后地磁三分量数据与拖曳磁力数据进行对比，其标准差为
47.56 nT，表明其在极区内工作性能良好，数据质量可靠。计算结果为我国首次在极区海域内获得的地磁三
分量磁异常，有关的技术流程方法将为今后中国极地科考实施船载地磁三分量测量提供有效的技术支持。

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南极长城站和中山站的近期气候变化及其对南极涛动的响应

林祥卞林根

2017, 29 (3): 357-367. DOI: 10.13679/j.jdyj.2017.3.357

摘要 ( 754 )

PDF(8244KB) ( 692 )

利用长城和中山站的多种气象观测资料, 揭示了南极气候在近15—30 年全球气候变化关键时期的最
新动态及其对南极涛动变化的响应。结果显示, 近15 年来, 位于南极半岛地区的长城站增暖趋势减缓且有
变冷迹象, 并伴随气压下降和降水增多的趋势, 表明全球增暖停滞期南极半岛经历了与过去几十年长期趋
势有所不同的新变化, 而位于南极大陆沿海的中山站气象要素变化趋势相对平缓, 表明南极半岛和南极大
陆气候变化特征存在显著的区域性差异。两站多个气象要素与南极涛动指数显著相关, 两站温度与南极涛
动相关关系相反等研究事实说明了两站气候与南极涛动及其对应的大气环流区域特征有着密切的联系。

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普里兹湾区域风和温度资料对比分析: 以2007 年为例

谢泽林王召民

2017, 29 (3): 368-377. DOI: 10.13679/j.jdyj.2017.3.368

摘要 ( 732 )

PDF(4357KB) ( 820 )

通过分析再分析资料与站点观测资料的差异评估了普里兹湾区域5 套再分析资料的风速、风向以及
温度产品。这5 套再分析资料包括欧洲中心再分析资料(ERA-I)、日本25 年再分析资料(JRA-25)、日本55
年再分析资料(JRA-55)、美国国家环境预报中心再分析资料(CFSR)和美国国家航空航天局再分析资料
(MERRA)。采用的观测资料来自两个人工观测站和三个自动气象站。月平均和季节差异分析结果表明,
Mawson 站点再分析资料的风速一般小于站点风速, 其他站点再分析资料一般风速过大, 所有的站点风向与
再分析资料风向差异不大, 再分析资料的2 m 温度总体低于人工观测站的温度, 自动站和再分析资料的差
异则没有一致的差异特征。通过6 h 风速资料对比, 发现当Mawson 站点风速低于5 m·s^–1 时, 再分析资料偏
高, 当站点风速高于15 m·s^–1 时, 再分析资料偏低, 且该站点记录的极端强风次数远多于再分析资料。

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南极普里兹湾海域夏季表层水与绕极深层水年际变化

吴成祥李丙瑞左菲 Jia Wang 李院生

2017, 29 (3): 378-389. DOI: 10.13679/j.jdyj.2017.3.378

摘要 ( 768 )

PDF(1376KB) ( 1014 )

利用中国第27、28、29 和31 次南极科学考察期间在普里兹湾海域获取的水文观测数据, 分析了
该海域的水团分布、夏季表层水年际变化及其原因和绕极深层水涌升的年际变化特征。研究发现: 第27 和
31 航次观测到的夏季表层水的温盐范围较大;第27 航次观测到的夏季表层水温度相对较高, 可达1.22℃; 第
29 航次观测期间海冰较少, 夏季表层水的厚度约为50 m (73.00°E、75.50°E 和67.25°S 断面), 第31 航次观
测到的夏季表层水最深达到100 m; 第28 和29 航次观测到较为明显的绕极深层水涌升, 在73.00°E 断面尤
为突出; 观测到的绕极深层水在第28 航次向上涌升到90 m, 在第29 航次向南延伸较远, 达到67.67°S; 湾
内气旋性环流对绕极深层水的涌升有明显的输运作用。

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基于Elmer/Ice冰盖模型的南极Gamburtsev山脉Lambert冰川冰盖系统的数值模式模拟研究

张良甫唐学远杨树瑚徐申远张云

2017, 29 (3): 390-398. DOI: 10.13679/j.jdyj.2017.3.390

摘要 ( 875 )

PDF(6597KB) ( 1138 )

在全球变暖的背景下, 东南极冰盖显著地出现降雪增多冰厚增大的现象, 然而由于有关东南极冰盖
的观测数据相对缺乏, 因而很难对东南极冰盖大范围的冰盖动力学、热力学状态细节进行整体性评估。
Dome A 到中山站断面是横穿南极冰盖计划的核心断面之一。该断面穿越的兰伯特(Lambert)冰川上游、甘
布尔采夫(Gamburtsev)冰下山脉和Dome A 区域是南极科学研究的热点区域, 因此具有重要的研究价值。本
研究使用已多次在南极冰盖有过成功模拟应用的三维有限元冰盖模式Elmer/Ice, 对该区域的内部温度场和
速度场进行了模拟, 得到了冰盖的流速场和温度场数据, 并将模拟数据与传统估测数据进行了对比, 发现
两者在总体趋势上吻合。研究表明, 该研究区域冰盖的底部温度大部分达到了压力熔点, 只有少部分靠近内
陆的冰盖底部未达到; 在冰盖内陆区域, 水平速度场非常小, 在靠近冰架区域时, 水平速度场突然增大, 而
垂直速度场只有在冰下地形发生显著波动时, 出现显著变化。在此基础上, 对Elmer/Ice 冰盖模式的应用前
景和需改进的方面进行了探讨。

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可服务于北极航道的海冰与气象预报信息综合分析

姜珊杨清华梁颖祺滕骏华张林

2017, 29 (3): 399-413. DOI: 10.13679/j.jdyj.2017.3.399

摘要 ( 672 )

PDF(4978KB) ( 1443 )

全球气候变暖和北极海冰快速减少背景下, 北极航道正在开通, 提高海冰和气象预报能力是北极地区
船只航行的重要保障。通过获取不同国家的北极高纬共享信息(包括观测数据、预报产品和历史分析资料), 分
析国际北极地区海冰和气象预报信息特点及存在的问题, 能够为我国北极观测预报的常态化、业务化发展提
供参考。通过对7 个环北极国家、3 个非北极国家以及3 个信息发布平台共23 家机构海冰和气象预报信息的
对比, 发现近年来各国北极预报水平提升, 合作交流扩大, 但是仍存在一些问题, 如观测数据没有充分应用于
预报、北极中央区的预报能力偏弱、预报信息共享度不够、信息应用时需要加以选择、仍需提升信息发布技
术。通过上述分析, 建议我国持续增加北极科考、国际合作、冰区安全航行预报保障技术研究等的投入, 以系
统提升我国的极地预报能力, 为我国北极科考和极地航运事业提供更加及时有效的预报保障。

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基于GPS的“雪龙”船冲击式破冰模式识别研究

桂大伟庞小平沈权汪大立张洁艾松涛

2017, 29 (3): 414-419. DOI: 10.13679/j.jdyj.2017.3.414

摘要 ( 633 )

PDF(537KB) ( 705 )

“雪龙”号破冰船是我国目前唯一的极地考察船, 破冰航行是极地船舶的重要特征之一。以“雪龙”
号破冰船的GPS 数据为基础, 通过建立模型算法识别冲击式破冰这一特殊的航行状态, 在整个中国第28 次
南极考察航次的数据分析中, 整体识别率超过86.1%, 识别正确率达到98%以上。利用此算法, 在中国第27
次南极考察航次的破冰识别率也超过85%, 识别正确率达到93.5%。雪龙船两个航次实测GPS 数据验证了
本文算法的可用性, 而破冰识别统计结果表明, 不同航次的破冰模式具有较大的差异。

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基于FY-3的格陵兰岛冰盖表面冻融探测方法研究

王星东潘少华王成李新广

2017, 29 (3): 420-426. DOI: 10.13679/j.jdyj.2017.1.420

摘要 ( 637 )

PDF(1118KB) ( 765 )

格陵兰岛的冰盖对全球气候有着极为重要的意义, 冰盖的冻融情况可直观展示北极地区的气候变化
状况。利用我国FY-3 气象卫星的微波成像仪(Microwave Radiation Imager, MWRI)数据, 基于增加干湿雪差
异性的交叉极化比率(Cross-Polarized Gradient Ratio, XPGR)算法, 通过支持向量机(Support Vector Machine,
SVM)的超平面进行格陵兰岛冰盖表面冻融探测, 与已有的阈值方法相比, 理论上精度较高。与微波辐射计
(Special Sensor Microwave Image, SSM/I)(阈值为–0.025)的数据结果进行对比验证, 结果表明: XPGR 结合
SVM 的格陵兰岛冰盖表面冻融探测方法是可行的。

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