南极洲纳尔逊冰帽浅层粒雪／冰的晶体组构特征

对纳尔逊冰帽３个地点浅层粒雪／冰芯的晶体组构测量表明，冰晶ｃ轴在冰帽表面具有优势方位，２０ｍ深度内普遍出现双扇形组构，在２０－３０ｍ深度具有向单极大型变化的趋势。这与所报道的中低纬度山地温冰川上的晶体组构特征有明显不同。估计大量融水渗浸和再冻结作用对冰晶组构有重要影响，但详细机制尚不清楚     

南极洲乔治王岛柯林斯冰帽冰芯层位和密度变化的一般特征

柯林斯冰帽两支冰芯层位记录证实了该冰帽主冰穹顶部（海拔约７００ｍ）属暖渗浸带，小冰穹顶部（海拔约２５０ｍ）属渗浸带。雪、冰的层位分布和密度变化包含了一定的测年信息。主冰穹顶冰芯密度－深度曲线在表层呈现韵律性变化，与层位记录中的融化冻结现象相对应，据此粗略划分年层，断定当地年积累雪层厚度为３－３．５ｍ，折合水当量１６５０－１９２５ｋｇ／ｍ２ａ，年平均积累速率约为２．０ｍ／ａ（冰当量）。主冰穹顶成冰深度为３８－３９ｍ，此深度以上密度自上而下缓慢增加，但以下由于含水层的出现，密度迅速升高，在５－６ｍ区间达到９００ｋｇ／ｍ３。小冰穹冰芯除表层外，密度基本在８００－９００ｋｇ／ｍ３之间，冰芯中雪冰互层，存在污化面，４０ｍ以下发现很厚的火山灰沉积物。小冰穹平均年积累率约为０．７ｍ／ａ（冰当量），成冰深度７－８ｍ，成冰年限为１０年左右     

冰芯中MSA迁移假说的延伸和完善

MSA在冰芯深层的“迁移”现象的存在 ,关系到能否应用大气中 MSA季节特征进行极地冰芯断代 ,并以冰芯分析结果确定大气中生物硫化物含量的方法基础。本文展示各类最有代表性的冰雪 MSA剖面 ,对提出冰芯深层 MSA“迁移假说”的理论依据进行探讨 ,并根据最新资料 ,说明冰川中 MSA的“迁移”和重新分布 ,在表层粒雪和渗浸 -冻结冰层中同样可能发生。对“迁移假说”的延伸补充在于 ,粒雪中的 MSA迁移是在积雪中空气与外界贯通的“开放”条件下进行的 ,渗入雪层中的融水将 MSA溶出后 ,在晶粒间宏观向下输送 ,在阳离子集中的层位发生反应 ,生成盐类冰点的改变使之发生“冻结”,重新分布。而渗浸 -冻结冰层中的迁移机制可能和深层冰川冰中的情况接近 ,即在气体与外界隔绝条件下 ,主要在“封闭”的晶间脉状纹理中以“微观”形式进行。南极半岛 MSA迁移过程需要很长时间 ,而表层渗浸 -冻结冰层中 MSA迁移过程很快出现 ,说明冰中脉状纹理的加快形成、较高冰川温度和冰层中的较大含水量等因素会对 MSA“迁移”进程起促进作用。最后 ,对 MSA“迁移”情况下 ,如何进行有关冰芯 MSA计算进行了讨论 ,对设计实验验证并完善迁移理论提出了设想。     

西南极洲纳尔逊冰帽的表面运动

本文通过对纳尔逊冰帽冰面速度和应变率的分析,得出冰帽边缘的最大夏季表面速度为2058m/a,最大年平均表面速度为15.5m/a,探求了冰面运动速度的空间分布和季节性变化,冰帽顶部的表面应变率为+0.0079/a和+0.0034/a。还讨论了冰面应变率从冰帽顶点到边缘的变化特点及其与冰面裂隙的关系。并将这些特征同我国大陆型冰帽进行了对比,从冰川动力学的角度阐明了纳尔逊冰帽的某些特征。     

南极洲乔治王岛柯林斯冰帽的温度分布

钻孔内温度实测表明，柯林斯冰帽积累区大部分呈温性，消融区可能呈冷性，冰帽活动层温度明显受气温季节变化的影响，降水暖渗浸对冰的增温作用显著，雪盖对温度分布也显示了一定的影响。测量显示，冰帽纵深层的温度大都接近融点，而小冰穹顶附近十数米范围内温度变化较大。     

南极洲乔治王岛柯林斯冰帽的温度分布

钻孔内温度实测表明，柯林斯冰帽积累区大部分呈温性，消融区可能呈冷性。冰帽活动层温度明显受气温季节变化的影响，降水暖渗浸对冰的增温作用显著，雪盖对温度分布也显示了一定的影响。测量显示，冰帽纵深层的温度大都接近融点，而小冰穹顶附近十数米范围内温度变化较大。小冰穹顶附近，钻进时３０ｍ以下孔中出水现象显著，可能是冰内径流、差异运动和较高盐度等因素共同作用的结果。     

南极洲纳尔逊冰帽的某些动力学特征*

纳尔逊冰帽是南设得兰群岛的一个小冰帽,受海洋性气候影响冰帽上降水丰富,冰温较高。冰帽表面运动速度完全由冰帽表面形态和冰帽底床形态所控制,其中E剖面更为复杂。冰帽驱动应力基本小于100kPa.由V/Z～Za曲线得到在V/7为0.6～3×10^-9范围内的流动参数:n约为1;B≈4.3×10¹⁰dynescm^-2sec.这表明在低应力区,冰体流动更接近牛顿流体。     

南极威尔克斯地SGR钻孔处雪冰转化过程中的密度变化特征

本文着重描述了SGR钻孔处冰盖上的积雪在密实化过程中的特征变化,并对该过程进行了分段的和全面的回归分析.结果表明,冰盖密度随深度增大,但增长幅度随深度减小.作者提出密度变化减小度的概念.计算得出的所研究冰芯钻取点的密度变化减小度为-0.15kg/m~3·m~2,粒雪成冰前的密实速率平均值为4.08kg/m~3·a.本文得到的冰盖密度变化“临界点”与以往报道的有所不同.分析这一现象时,作者强调当积雪还在活动层时冰盖温度的影响,并以此解释密度剖面的异常变化以及离差的回升.特别指出,积雪的密度变化具有气候学意义,它在一定程度上能够反映出积雪形成及变化过程中气候变化的某些信息.本文由密度变化确定的钻孔点雪冰转化深度为50米.     

多模式预测气候变化及其对雪冰流域径流的影响

冰川覆盖流域的雪冰融水对河川径流有重要的调节作用。气候变化影响雪冰融水过程和数量变化,河川径流过程和径流量相应变化,其程度与流域冰川情况相关。通过利用CMIP5气候模式输出气象数据驱动流域水文模型,模拟研究天山地区3个不同冰川覆盖率河流(库玛拉克河、玛纳斯河、库车河)的径流对气候变化的响应。结果表明:随着未来气温和降水的持续增加,3个流域的雪融水均有增加,冰融水变化受冰川覆盖面积的影响,在各个流域变化不一致。径流变化主要受降水增加和雪冰融水变化的综合影响,在未来情景下各流域径流均有增加,分别增加了5.8%～14.3%(库车河)、2.9%～11.4%(玛纳斯河)、12.9%～47.1%(库玛拉克河),且冰川覆盖率越大的流域,预估径流不确定性变化区间受冰融水影响越大。预估3个流域的径流、雪冰融水年内分布变化表明,各河流的春季融雪时间提前和融雪量增加使得流域春季径流量较历史时期增大;在夏季,受雪冰融水变化的影响库车河、玛纳斯河夏季径流峰值量减小,而库玛拉克河径流峰值量增加,且预估的各流域夏季径流变化不确定性区间明显大于其它季节。     

积雪淋溶作用对冰川雪层内主要阴、阳离子记录的影响

利用乌鲁木齐河源１号冰川初始消融季节的连续雪坑离子浓度剖面,初步探讨本区冰川雪层中离子淋溶作用的特征及其对雪冰化学记录的影响。结果表明原始积雪内的大部分化学成分随融水向下渗浸,并富集在雪／冰界面处或附加冰内。当冰川消融进一步加剧,导致大部分离子成分随融水进入冰川径流,则会最终形成离子浓度很低的冰川冰,冰芯之定量记录将蜕变为定性结果。     

DENSIFICATION PROCESS WITHIN THE NEAR-SURFACE LAYER OF THE ANTARCTIC ICE SHEET

The densification process within the near-surface layer of Antarctic Ice Sheet is dominated by the environment and exhibits geographic zonality, In this article, the processes are found to be of three types: warm, cold and alternate, on the basis of the studies on a lot of shallow snow/firm cores from Wilkes Land, Antarctica, and the available data. Warm type densification takes place mainly on the periphery of the Antarctic Ice Sheet, where the mean annual temperature is about --10----15℃. High temperature in summer and consequent melting and infiltration are the main factors influencing the densification process. Cold type densification occurs in the huge central region of the Antarctica, where the mean annual temperature is below --25℃, with the maximum below 0℃ in summer. In this region, ice sintering is a main cause for the densification. The alternate type densification occurs in the transition zone between the above two regions, where the mean annual temperature is --15----25℃ and the highest     

中国西北地区季节性积雪的性质与结构

中国内陆地区积雪分布十分广泛。根据西北地区大陆性气候条件下形成的“干寒型”积雪的特征 ,对中国天山和阿尔泰山山区的季节性积雪进行了观测与分析。结果表明 ,该区最大积雪深度达 15 2cm(1997) ,积雪层一般由新雪 (或表层凝结霜 )、细粒雪、中粒雪、粗粒雪、松散深霜、聚合深霜层和薄融冻冰层组成。与“湿暖型”积雪相比 ,“干寒型”积雪的性质具有密度小 (新雪的最小密度为 0 .0 4 g/cm3 )、含水率少 (隆冬期 <1% )、温度梯度大(最大可达 - 0 .5 2℃ /cm)、深霜发育层厚等特点 ,并且变质作用以热量交换和雪层压力变质作用为主。据中国科学院天山积雪与雪崩研究站 (43°2 0N ,84°2 9E ,海拔 1776m)的观测资料 ,中国内陆干旱区冬季积雪期雪面太阳辐射通量以负平衡为主 ,新雪雪面反射率达 96 % ,短波辐射在干寒型积雪中的穿透厚度达 2 8cm。春季积雪消融期 ,深霜层厚度可占整个积雪层厚度的 80 %。随着气温的升高 ,雪粒间的键链首先融化 ,使积雪变得松散 ,内聚力、抗压、抗拉和抗剪强度降低 ,积雪含水率也随之增大 ,整个积雪层趋于接近 0℃的等温现象 ,因此 ,春季天山、阿尔泰山等山地全层性湿雪崩频繁发生     

侧边界融化对北极海冰影响的数值模拟

对NCAR CSIM5 海冰模式中海冰侧边界融化参数化方案进行了详细阐述,并利用CSIM5模式模拟了侧边界融化对北极海冰厚度和海冰面积变化的影响,试验结果表明：（1）侧边界融化热力过程会增大海冰厚度和海冰面积的消融,海冰厚度消融最明显的区域分布在西伯利亚海和格陵兰海,海冰面积消融最明显区域分布海冰边缘地区;（2）侧边界融化过程对夏季海冰厚度影响比冬季更为明显,而对冬季海冰面积的影响要比夏季更为明显;（3）侧边界融化方案能更好地模拟出海冰面积的季节性变化;（4）海水表面温度（SST）是影响海冰侧边界融化过程的重要因子,侧边界融化率的大值区分布在SST零度线附近的狭窄区域。     

南极洲维斯特福尔德丘陵与菲尔德斯半岛冰缘地貌的比较研究

东南极大陆沿岸的维斯特福尔德丘陵(68°22'～68°40'S,77°55'～78°30'E)和西南极乔治王岛南端的菲尔德斯半岛(62°08'～62°20'S,58°45'～58°58'W)的气候条件不同。前者属于极地大陆性气候,气温低,冬季严寒,干燥、风大,夏季较短;后者属于极地海洋性气候,气温不很低,湿润、风小,夏季较长。因此,两地的冰缘地貌的组合类型及其发育过程存在明显的差异。前者冰缘地貌单一,发展速度较慢;后者冰缘地貌复杂多样,发展速度较快。 本文根据实地观测资料,对极地大陆型和极地海洋型两类冰缘地貌作一些比较,并且提出,年冻融日数是决定冰缘作用强弱的最重要指标。     

南极沿海伯尔顿盐湖双刺镰状水蚤种群生态及其与盐湖环境的关系

对南极沿海伯尔顿盐湖浮游桡足类双刺镰状水蚤(Drepanopus bispinosus)种群生态进行了全年连续观察和研究,结果表明,该水蚤为一年一代,其个体发育周期,雄性约为10～12个月,雌性约为12～18个月。种群密度随季节不同而差异较大,其成体高密度期约在6～9月份,幼体高密度期大约在11～12月份,主要为无节幼体,桡足幼体Ⅰ期的高密度期出现在1月份。该水蚤繁殖期大约从6月至翌年1月,期间出现两次生殖高峰,7～8月为前一高峰期,所出现的无节幼体受环境因子主要是湖中食物和含氧量不足的影响而不能继续发育至桡足幼体Ⅰ期以上的阶段,后一高峰大约在10～12月,所出期的无节幼体能继续发育至桡足幼体各期直至成体。伯尔顿湖双刺镰状水蚤种群生态特征及其出现两次生殖高峰的现象,可能与该湖环境的季节变化有关。     

南极海冰、冰穴和冰川冰及其对水团形成和变性的作用

本文利用前人的成果及笔者1992/1993年的南极海冰观测和收集的资料以及水文观测资料数据阐述了南极海冰的特性,特别是南极海冰过程、冰穴以及冰川冰对南极水团(南极表层水、南极底层水、南极陆架水、南极中层水以及南极冰架水)的形成和变性所起的特殊作用。 南极海冰覆盖面积的年际变化,夏季最大年份是最小年份的2倍多,冬季年间变化较小,最大仅为20％;但其季节变化非常大,冬季平均覆盖面积通常是夏季的5倍。南极海冰对大气-海洋间相互作用有重大影响,特别是深海洋区中冬季的结冰和发育造成的垂向对流、夏季的融化是形成南极表层水(含南极冬季水和南极夏季表层水),进而形成南极中层水的主要原因;南极陆架区的的海冰兴衰过程是形成南极陆架水的直接原因,它与变性南极绕极深层水混合并受到冰川冰的进一步冷却作用,成为形成南极底层水的主要水团;南极冰架底部的冷却、融化和冰架以下水体的结冰作用形成的高盐对流过程产生的南极冰架水,亦是形成南极底层水的贡献者。 冰穴是70年代以来卫星观测的重大发现。对其形成和对大气、海洋的影响作用尚不完全清楚,初步的研究成果表明,冰穴中产生的热盐对流对南极水团的形成、变性、大洋深层的翻转以及海洋-大气间的热量传输和气体交换起有非常重要的作用。     

东西伯利亚海海冰季节变化特征及主要影响因素分析

利用1997-2005年美国国家冰雪中心提供的卫星遥感数据,对东西伯利亚海海冰周年变化特征及其动力和热力学机制进行详细分析,以1999年海冰状况为例讨论了该海域海冰的周年变化。按照海冰变化的区域特征和融化机制差异,将全年的海冰变化过程分为密集冰封期、陆坡开裂期、西部融化期、全面融化期和秋季结冰期。不同年份各个阶段发生的具体日期不尽相同,海冰覆盖面积最小值及其发生时间有所差异,但是,各年海冰变化的5个阶段都清晰可辨。海冰融化时间持续3个月,冻结时间仅为1个半月左右。每年5月份东西伯利亚海陆坡处海冰发生开裂,主要是该时期风场辐散的作用。1999年,除5月份以外的其他月份,东西伯利亚海海表面风场是辐聚风场,不利于海冰融化和开阔水域面积的扩大。东西伯利亚海海冰融化的决定性因素是陆地径流,因迪吉尔卡河、科雷马河、亚纳河和勒拿河四条河流在海冰融化过程中发挥主要作用。海冰覆盖面积最小值出现的时间一般是9月下旬,整个海域的沿岸带海冰全部消失,形成大范围的开阔水。夏季北半球气温的升高和太阳辐射的加热作用,为海冰融化提供持续的热量。     

2012年南极长城站气象和海冰特征分析

基于中国第28次南极科学考察长城站越冬期间获取的常规气象和海冰观测资料,结合统计的1985—2010年气候值,对比分析了长城站2012年的气象及海冰特征。气象分析表明,该年平均气压和气温偏低,N—W风向频率显著偏低,E—SE风向频率显著偏高;雾日偏少,降雪量、吹雪及雪暴显著偏多;针对观测期间某些月份比较明显的气象要素和天气现象异常,从大气环流角度进行了分析解释。海冰观测表明,长城湾冰情变化受大气动力作用影响大,冰情稳定性差,外围海域海冰极不稳定,2012年4月至2012年11月冰情几经进退,先后交替出现3个完全冰冻和3个部分冰冻期。