极地研究

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南极菲尔德斯半岛潮间带小型底栖动物初步研究

刘晓收，王晓晓，王璐，张志南

2020, 32 (3): 281-289. DOI: 10.13679/j.jdyj.20180016

摘要 ( 826 )

PDF(1099KB) ( 981 )

极地是唯一未被人类活动大量影响的地区, 而关于南极潮间带底栖动物的报道很不充分。为评估小型底栖动物的类群组成和分布格局, 于2013年1—2月中国第29次南极科学考察期间, 对南极南设德兰群岛乔治王岛的菲尔德斯半岛20个潮间带站位的小型底栖动物进行了定量调查及其与环境因子的相关性分析, 以期为揭示人类活动和气候变化对南极潮间带小型底栖动物的影响提供参考资料。结果表明, 小型底栖动物平均丰度为256.8 ind.·(10 cm²)^–1, 平均生物量为370.5 μg·(10 cm²)^–1。共鉴定出9个小型底栖动物类群, 包括自由生活海洋线虫、桡足类、寡毛类、介形类、双壳类、腹足类、涡虫、海螨和其他类。在丰度方面, 海洋线虫占绝对优势, 为82.7%。在生物量方面, 寡毛类占绝对优势, 为41.7%, 其次为海洋线虫, 占22.9%。CLUSTER聚类分析结果表明, 小型底栖动物类群组成分组主要与底质类型有关。相关性分析结果表明, 小型底栖动物及海洋线虫的丰度和生物量与沉积物有机质和脱镁叶绿酸含量显著相关。

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太阳活动11年周期与南极海冰的可能联系

周群陈文

2020, 32 (3): 290-300. DOI: 10.13679/j.jdyj.20190048

摘要 ( 786 )

PDF(949KB) ( 852 )

本文利用1979—2018年NCEP-DOE再分析资料、Hadley中心提供的全球海冰密集度格点资料以及反映太阳活动11年周期变化的太阳黑子数资料, 研究了太阳活动与南极海冰变化的可能联系和其中涉及的物理过程。结果表明, 太阳活动偏强年, 南极半岛-威德尔海海冰密集度增加, 罗斯海外围海冰密集度减少, 反之亦然。通过定义一个反映上述变化的南极海冰偶极子指数, 我们发现其与南极涛动(Antarctic Oscillation, AAO)的变化具有显著的负相关关系, 与AAO密切相联系的绕极急流的非对称性结构在这一过程中起到了关键作用。当AAO强度较强时, 西风急流在南极半岛-威德尔海一带向南偏转, 在罗斯海附近向北偏转, 引起暖空气易于进入南极半岛-威德尔海, 而更多的冷空气进入罗斯海外围, 从而造成海冰分布的偶极子结构。而当AAO为负位相时, 情况与上述相反。对流层AAO模态对太阳活动的响应, 可能在太阳活动与南极海冰两者的联系中起到了桥梁作用。进一步的研究揭示出太阳活动影响AAO的信号很可能源于平流层温度的响应, 再通过对流层的平均经圈环流的调整, 大气质量得以重新分布, 在太阳活动偏强年, 对流层低层易于出现负的AAO型响应。

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北极海冰密集度遥感数据产品对比及航道关键区验证研究

王剑, 邱玉宝, 熊振华, 袁希平, 周静恬, 黄琳, 石利娟

2020, 32 (3): 301-313. DOI: 10.13679/j.jdyj.20190054

摘要 ( 1124 )

PDF(4122KB) ( 1244 )

为分析并评价海冰边缘区海冰密集度数据产品, 选取北冰洋区域8种公开发布的产品, 基于平均偏差和标准差(Standard Deviation, SD)展开分析, 结果表明: Bremen/ASI(ARCTIC Sea Ice)、Bremen/BT (Bootstrap)、NSIDC(National Snow and Ice Data Center)/BT和NSIDC/CDR(Climate Data Record)四种数据全年平均偏差整体高于平均值, 在夏季偏差高于冬季; Hamburger/ASI全年平均偏差低于平均值, 冬春季偏差为负, 夏季梢高于均值; NSIDC/NT(NASA Team)、NOAA OI SIC(National Oceanic and Atmospheric Administration Optimum Interpolation Sea Ice Concentration)和OSISAF(The Ocean and Sea Ice Satellite Application Facility)三种数据全年平均偏差为负, 夏季负向增加; 夏季和秋季标准差较大区域主要分布在东北航道薄冰区, 东西伯利亚、拉普捷夫海和喀拉海区域标准差变化较大, 从3%增加到10%~15%。围绕航道区, 以MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)影像作为参考, 对8种数据的对比评估结果表明: 在25 km空间分辨率下, Bremen发布的两种数据相关性较高, 均为0.80; NOAA OI SIC数据相关性最低, 为0.63; Bremen/BT平均偏差较小, 为7.11%; 基于ASI算法的Bremen/ASI数据和Hamburger/ASI数据平均偏差较大, 分别为14.38%和14.99%, 且在夏季和秋季偏差波动较大, 对应标准差分别为12.16%和11.01%。该项研究对于提升遥感数据产品在海冰边缘或航道区的应用及进一步的算法研发具有指导意义。

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西北格陵兰冰盖水系遥感监测

李雅, 陆瑶, 陆欣, 李满春, 杨康

2020, 32 (3): 314-321. DOI: 10.13679/j.jdyj.20190055

摘要 ( 830 )

PDF(7487KB) ( 482 )

近年来格陵兰冰盖物质损失加速, 冰面消融是造成冰盖物质损失的重要原因。每年消融期, 西北格陵兰冰盖表面都会形成规模庞大、结构复杂的冰面水系, 将大量冰面融水输送至冰盖边缘, 汇集至冰前水系并最终进入大洋, 显著影响冰盖物质平衡。然而, 目前对西北格陵兰冰盖冰面水系与冰前水系的研究很少, 冰面水系与冰前水系的形态结构特征尚不清楚。本研究选取2018年7—8月西北格陵兰盖英格尔菲尔德地区(面积4 624 km²)12景10 m空间分辨率的Sentinel-2卫星遥感影像, 增强河流横纵剖面特征, 提取了西北格陵兰冰盖的冰面水系与冰前水系, 并以水系密度与河流宽度为代表性指标, 监测冰面水系与冰前水系动态变化。结果表明: 在2018年消融期内, 西北格陵兰冰盖形成了平行状的冰面水系和树枝状的冰前水系; 冰面水系由低高程地区(<800 m)逐步向高高程地区(>1000 m)推进; 流域出口附近冰前河河宽与冰面水系密度的变化具有较好的一致性, 8月份的冰前水系新发育河宽较窄(10~30 m)的冰前河, 反映了冰面水系对冰前水系的供给作用。

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气候变化对南极冰面湖的影响研究—以埃默里和拉森A冰架为例

王辉, 卢善龙, 丁俊, 邱玉宝, 唐海龙, 闫强

2020, 32 (3): 322-335. DOI: 10.13679/j.jdyj.20190062

摘要 ( 879 )

PDF(3353KB) ( 1115 )

冰面湖作为区域气候变化的灵敏指示器, 对研究全球气候变化背景下南极冰冻圈的稳定性具有重要意义。本文基于2000—2019年区域气象数据、Landsat ETM+/OLI影像与LIMA(Landsat Image Mosaic of Antarctica)镶嵌影像, 选取东南极的埃默里冰架和西南极的拉森A冰架作为研究区, 采用归一化水体指数(Normalized Difference Water Index, NDWI)提取冰面湖面积信息, 对冰面湖面积与气象数据开展遥相关分析, 探索冰面湖与区域气候变化的联系。结果表明: 埃默里冰面湖总面积较为稳定并有减小趋势, 拉森A冰面湖总面积则呈增加趋势; 冰面湖与气温和海温之间存在正向反馈特征; 两个冰架区域的反馈特征规律明显不同, 埃默里冰面湖面积受气温影响显著, 但受海温影响并不明显, 而拉森A冰面湖则对海温变化敏感, 其面积与海温变化趋势一致。

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基于宽幅SAR的极地冰盖冻融强度提取方法研究

赵梦雪, 傅文学, 孙燕武, 李新武

2020, 32 (3): 336-342. DOI: 10.13679/j.jdyj.20190063

摘要 ( 646 )

PDF(2808KB) ( 658 )

极地冰盖冻融强度信息在理解冰盖稳定性及其对气候变化响应中具有重要意义。利用格陵兰岛2016年Sentinel-1A干涉宽幅双极化SAR数据(HH+HV), 结合同时相自动气象站点温度和MODIS温度产品数据, 研究了HH、HV极化幅度值及HH/HV比值与冻融强度的相关关系。结果表明冻融强度与HH、HV极化幅度值呈负相关关系, 而与HH/HV值呈正相关关系, 且与HH/HV值的相关性更好, R2值约0.610。基于MODIS温度产品建立了冰盖冻融强度划分的5个HH/HV区间阈值, 最后通过MODIS温度产品的结果验证表明, 利用HH/HV值的冻融强度提取精度为86.8%。

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基于Polar WRF模拟结果估算南极泰山站近地面大气折射率结构常数

杨期科吴晓庆韩亚娟青春

2020, 32 (3): 343-351. DOI: 10.13679/j.jdyj.20190065

摘要 ( 743 )

PDF(4833KB) ( 769 )

天文台址的选择与近地面的光学湍流强度密切相关, 南极与中低纬度相比, 具有极低的天空背景辐射、极低的气溶胶浓度和非常小的光污染, 吸引了世界多国在此建立天文观测站。采用专门用于极地研究的极地数值天气预报模式(Polar WRF)来模拟得到南极泰山站的常规气象参数, 对于温度和风速大小, 模拟值与观测值的相关系数分别高达0.95和0.89。由模拟得到的常规气象参数根据Monin-Obukhov相似理论估算折射率结构常数( $\100dpi \inline C_{n}^{2}$ ), 并与位于泰山站处移动式极地大气参数测量系统的观测结果做了对比, 结果表明模拟值与观测值变化趋势基本一致, 相关系数达0.67。

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“雪龙2”号极地科考破冰船实验室的特殊设计

陈清满王硕仁袁东方

2020, 32 (3): 352-361. DOI: 10.13679/j.jdyj.20200026

摘要 ( 901 )

PDF(2601KB) ( 1253 )

为尽可能满足极地科考破冰船多学科多专业的实验需求, “雪龙2”号通过采用大格局和柔性化两大设计理念, 在有限的实验室空间内实现“科考为主, 运输为辅”的功能定位。采用大格局的实验室, 克服船舶实验室面积有限的劣势, 尽可能满足各学科专业通用的要求, 提高实验室使用效率; 采用柔性化的设计, 均衡各学科专业实验之间的特殊需求; 结合移动式集装箱实验室的调配, 采取分航段作业模式, 拓展实验支撑能力。工程技术上, 通过模块化实验台拼装技术、灵活的水电气衔接技术和标准化固定技术等来实现大格局和柔性化的设计理念。有效解决了多重矛盾: 现代极地科考破冰船科考与运输需求并存, 航程长但调查窗口期较短, 实验室种类少、空间小但综合调查涉及学科专业多、对实验室种类空间要求高等。

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北极西北航道风能资源调查分析

钱恒张韧

2020, 32 (3): 362-372. DOI: 10.13679/j.jdyj.20190050

摘要 ( 860 )

PDF(5229KB) ( 731 )

针对北极西北航道及其战略支点建设既面临生态环境脆弱现状又对能源存在迫切需求的情况, 提出评估、利用海上风能资源的建议。基于欧洲中期天气预报中心的风场资料, 综合分析风功率密度, 资源的可利用率、富集程度、稳定性以及资源技术开发量等要素, 对西北航道的风能气候特征展开系统性研究。结果表明: 该海域蕴藏着较为丰富且利于航道建设的风能资源, 其中风能开发的优势区域为戴维斯海峡以东海区、阿蒙森湾海区以及帕里群岛至麦克林托克海峡的狭长海域(例如维多利亚海峡), 而这几个海区也是西北航道通航的关键区域, 上述区域在风功率密度的大小、有效风速频率、能级频率、资源储量以及变异系数等方面具有较为明显的优势, 而且在长期变化中相关要素没有出现显著的衰退信号。

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权益诉求视角下的罗斯海保护区设立过程分析及其启示

邹磊磊

2020, 32 (3): 373-382. DOI: 10.13679/j.jdyj.20190046

摘要 ( 864 )

PDF(522KB) ( 916 )

2016年10月南极罗斯海保护区提案在历经5年协商谈判后得以通过。在罗斯海保护区协商谈判中, 出于对地缘政治因素主导下的南极“软控制”担忧, 相关国家对该提案表示关切和质疑。另外, 对渔业权益的考量也在一定程度上影响部分国家对该提案的态度。因此, 南极权益诉求是保护区谈判经历曲折的主要原因之一。罗斯海保护区提案的通过是各方基于各自权益进行博弈并妥协的结果。未来保护区制度可能成为南极海洋环境保护的重要手段, 为维护南极权益, 中国应汲取罗斯海保护区提案协商谈判的经验, 提高对保护区制度的认识, 洞悉提案背后潜在的权益纷争, 提升权益诉求下的政治博弈能力, 参与法律规制的构建, 加强南极的科学研究, 从而成长为南极海洋保护区事务的重要参与者。

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中国深度参与北极治理问题研究: 以缔结《预防中北冰洋不管制公海渔业协定》为视角

唐尧

2020, 32 (3): 383-393. DOI: 10.13679/j.jdyj.20190061

摘要 ( 841 )

PDF(1371KB) ( 809 )

国际规则的制定是中国参与北极治理的内容之一。《预防中北冰洋不管制公海渔业协定》是冷战后中国参与缔结的首个北极区域性条约, 这无疑具有里程碑式的意义。然而, 中国参与缔结《预防中北冰洋不管制公海渔业协定》同样反映出了一些问题。一方面, 中国参与的意愿和能力与主导缔结条约的国家存有差距; 另一方面, 中国未能充分运用相关国际制度、机制和组织。中国是制定北极国际规则的建设性参与者, 也可以成为深度参与北极治理的先行者。基于此, 中国应加强参与意愿、提升参与能力, 运用好相关国际制度、机制和组织, 从而通过缔结条约深度参与北极治理。

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芬兰对华北极政策的最新变化、原因与前景

刘涵

2020, 32 (3): 394-401. DOI: 10.13679/j.jdyj.20190070

摘要 ( 814 )

PDF(320KB) ( 1337 )

芬兰地处北极重要战略位置, 在国际北极事务中发挥着重要的作用。中芬友好的双边关系为两国北极合作奠定基础, 中国出台的北极政策及“冰上丝绸之路”倡议, 激发了对中芬北极经济合作的期待。然而近期芬兰政府在中芬北极经济合作上陷入摇摆境地, 不仅降低对华北极投资信任, 还对中芬合作潜在风险进行较为负面的评估。这一变化主要基于芬兰国家北极利益调整、西方对芬兰施加的压力以及芬兰项目经济动力不足这三大内外原因。面对这一挑战, 中国应坚定对中芬北极合作的信心, 倡导“一带一路”倡议对接理念, 善于抓住有利合作时机, 开展务实互信的双边合作, 为中芬北极合作注入新的动力。

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加拿大北极群岛区域海冰变化情况及其影响因素研究进展

沈心仪张瑜陈长胜胡松

2020, 32 (3): 402-414. DOI: 10.13679/j.jdyj.20190068

摘要 ( 843 )

PDF(5629KB) ( 965 )

加拿大北极群岛作为北冰洋淡水输出的重要通道, 其海冰变化以及通过该区域的北冰洋淡水变化会对北大西洋及其下游的水文状况、自然环境和生态系统产生深远影响。此外, 加拿大北极群岛海冰的变化情况会对西北航道的通行产生显著作用。然而由于观测数据在时空上的限制, 现今的研究对加拿大北极群岛海冰具体变化过程以及影响其变化的机制了解得还不够深入。本文梳理了目前国内外有关加拿大北极群岛海冰密集度、海冰面积、海冰厚度、海冰面积通量等主要海冰要素变化的相关研究进展, 分析了海冰变化对西北航道通航的作用, 总结了影响加拿大北极群岛海冰变化的主要因素, 包括大气环流热力因素、动力因素以及海洋变化影响因素, 并在前人研究的基础上对亟待解决的一些研究内容予以展望。

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2020年:首个北极臭氧洞

陆龙骅

2020, 32 (3): 415-416.

摘要 ( 541 )

PDF(801KB) ( 677 )

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