柯林斯冰帽雷达测厚和冰下地形研究

使用一台３００ＭＨｚ高频脉冲雷达，对柯林斯冰帽１５０个测点进行冰厚探测，描绘出１５ｋｍ冰床雷达回波剖面。该冰帽小冰穹最大冰厚１２５－１３１ｍ，位于其顶部，小冰穹顶至主冰穹顶脊线上的平均厚度约１０９ｍ；主冰穹顶部附近５０－８５ｍ深度处有一被钻探证实为含水界面的雷达回波；小冰穹近乎南北向的冰下地形与该岛北方台地地形相似。     

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小冰穹顶冰芯数学模式初步断代

冰芯钻取后，样品截取原则和环境记录的初步解释要求对年代－深度剖面有一初步了解，即要求建立冰体随深度变化的时间尺度。根据柯林斯冰帽一年多野外实测资料所揭示的小冰穹运动状况、温度分布、物质平衡和动力学特征，本文采用Ｄａｎｓｇａｒｒｄ－Ｊｏｈｎｓｅｎ模型和等温冰体流动模型（ｎ＝３），分别对一支８０．２ｍ冰芯的时间尺度进行初步估算。结果表明两种模型断代结果非常接近，在距冰床１０ｍ深度处，两模型分别给出１８９７年和１８５４年的冰龄。对比指出两种模型计算出的冰帽各深度冰龄最大误差不大于２％。与冰芯中上部含深褐色火山灰冰层的历史记录年代相比误差小于３％。     

南极纳尔逊冰帽的雪层及其成冰作用研究

纳尔逊冰帽雪—粒雪的演化依赖于融水渗浸冻结作用下的暖变质过程。积雪的密实化过程的快慢,取决于温度条件和融水的参与程度,以及自身的物理状况。粒雪的密实化过程表现为均匀且变幅小。纳尔逊冰帽成冰深度在23～25m,成冰历时17～19年。成冰带分为暖渗浸—重结晶带,渗浸—冻结带,消融带。     

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。     

南极中山站近岸海冰生态学研究 Ⅱ．1992年冰下水柱浮游植物生物量的季节变化及其与环境因子的关系

自１９９２年４月１２日至１２月３０日对中山站附近内拉峡湾冰下水柱中浮游植物生物量以及环境因子的季节变化进行了测定。水中叶绿素ａ含量在０．０３－２１．４０ｍｇ／ｍ３之间波动，在覆冰期间，生物量基本上随深度的增加而下降；５－９月份各层次的生物量普遍低于０．５ｍｇ／ｍ３，８－９月份低于０．１ｍｇ／ｍ３。各层次中以水表含量的季节变化最为明显，成冰后在９月份形成低谷，于１２月中旬紧接着冰底水华的消失而形成单一峰值。生物量中微型浮游植物（＜２０μｍ）的比重在４－９月份的多数层次占有一半以上，１０月份后随着生物量的上升而下降，在水华期水表的比重最低，仅占总量的３．２％。其柱总生物量基本上与冰中生物量处于同一数量级，在冰藻水华期其量值甚至低于冰中生物量。营养盐（μｍｏｌ／Ｌ）的波动范围为ＰＯ４－Ｐ：０．３２－０．７９，ＳｉＯ３－Ｓｉ：２６．４７－６９．９２，ＮＯ３－Ｎ：１．４１－３１．７５，尽管水华期水表营养盐含量降至观测期间的最低点，但仍能满足冰下浮游植物的生长所需。光辐照度由于在冰水界面的量值仅为冰表入射光的不足５．３％至低于１％，成为水中产量最为可能的限制因子。     

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。     

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。     

北极Svalbard群岛Longyearbyen地区雪坑主要阴、阳离子特征研究

北极Ｓｖａｌｂａｒｄ群岛Ｌｏｎｇｙｅａｒｂｙｅｎ地区３条冰川８个雪坑样品的分析结果表明,该地区冰川表层雪中海盐离子Ｃｌ－和Ｎａ＋占主导地位,其浓度远高于其它离子,而陆源Ｃａ２＋在雪坑秋季污化层中浓度远远高于其它层位,可作为雪坑定年中秋季层位的标志。在季节变化上,海盐离子和ＳＯ２－４、ＮＯ－３在春季和夏季表现为高值,这与冬春季节北大西洋风暴和中纬度人类污染物远距离传输到北极有关,也与夏季局地海洋性气团、大气中氧化作用、光电作用和清除速率有关。同全球的边远地区格陵兰、南极和青藏高原比较,Ｌｏｎｇｙｅａｒｂｙｅｎ地区雪中离子浓度水平较高,特别是海盐离子浓度远高于其它地区。     

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.     

南极乔治王岛柯林斯冰帽冰川发育条件

柯林斯冰帽具有显著的海洋性气候特征。据笔者实测资料 ,该冰帽冬季和夏季温度垂直递减率相当 ,为 0 .6 5℃ 1 0 0m ,冰区与无冰区间的温跃值约为 0 .3℃。年、日较差小 ,夏季气温较低 ,平衡线上夏季 (1 2月— 2月 )的平均温度为 0℃。同时 ,云雾多 ,湿度大 ,冰面接受到的太阳辐射小 ,形成了有利于冰川发育的热量条件。同时频繁的极地气旋活动给冰帽区带来了以固态降水为主的较丰沛的降水 ,成为有利于冰川发育的物质条件。夏季温度较低和年降水较丰沛是该冰帽发育有利的水热条件。     

STRATIGRAPHY, DENSITY AND CRYSTAL STRUCTURE OF FIRN-ICE AT DE08-A VERY HIGH ACCUMULATION SITE ON LAW DOME, ANTARCTICA

An approximately 195 mm diameter firn/ice core, 234 m long, was thermally drilled in 1987 austral summer at DE08 (66°43′S, 113°12′E) on Law Dome, East Antarctica, where the accumulation rate is about 1200kg/(m~2. a); 10m ice temperature is about-18.8℃. Analysis was mainly made at the site immediately after drilling. The snow stratigraphy at DE08 is characterised by the lack of coarse-grained snow and other distinct visible feature normally corresponding to annual layers. There is a smooth transformation from fine-grained snow at shallow depth to ice at about 80-90m which is greater than that at most other polar locations due to its abnormally high accumulation rate. According to the marked change in the trend of density with depth and in the crystal properties four stages of the transformation of snow to ice and development of crystal structure can be distinguished; settling stage (0-10m); sintering stage (10-90m); rapid crystal growth stage (90-170m); and dynamic metamorphism stage (170-234m). The     

STUDIES ON THE BHQ ICE CORE FROM THE LAW DOME, ANTARCTICA

The structure of the ice core varies with depth, Its surface layer is firn, followed by an ice layer with random fabric pattern (beginning at 28m depth), then transformed to a small circle girdle pattern (beginning at 147 m depth) through a transition layer, finally to a single-maximum pattern (beginning at 191 m depth). The stratigraphic profile of the ice core is similar to those of other cores on the Law Dome, For BHQ located in the middle of a flow line from the summit to the coast, the initial depth of every specific layer is less than that in the upstream and larger than that in the downstream. The ice was analyzed for trace elememts using instrumental neutron activation technique. No tendency towards a systematic increase or decrease in the element concentrations in the past 4000 years has been found. The mean concentrations of Na and Al over the past 4000 years are higher than those in the Vostok ice core by factors of 9 and 4, respectively.     

CONCENTRATION CHARACTERISTICS OF SOLUBLE IMPURITIES IN THE SURFACE SNOW OF COLLINS ICE CAP, KING GEORGE ISLAND, ANTARCTICA

Measurements carried out for the upper 10m firn/ice obtained at the main dome of Collins Ice Cap, King George Island, Antarctica revealed the direct relation of soluble impurities of snow mass to the composition of atmosphere aerosols. It was indicated that sea salt source dominates the atmosphere aerosol around Collins Ice Cap. The simultaneous variation shown by the concentration profiles of Na~+, K~+, Mg~(2+), Ca~(2+), SO_4~(2-), CI~-, Br~- and very close EF values (≈1) suggested their common marine source and similar deposition process. Besides the possible surface contamination,NH_4~+varied uniformly along deeper part of the core in concentration, which could be considered as background value of ammonium. A satisfactory explanation for NO_3~- concentration profile has not reached at present.     

珠穆朗玛峰北坡东绒布冰川成冰作用的新认识

冰川成冰作用的研究对于选择冰芯钻取点具有重要的科学意义。前人对珠穆朗玛峰北坡冰川成冰作用的研究,由于缺少高海拔区域的实测资料而具有一定的局限性。文章通过1998年东绒布冰川垭口处(6 500 m a. s. l.)11 m冰芯和海拔6 450 m处20 m冰芯剖面的成冰作用过程研究,认识到由于水、热条件的逐年波动,冰川成冰作用也处于变化之中。珠穆朗玛峰北坡东绒布冰川高海拔区域,在一定的水、热条件下(如气温较低和降水量较大等),再冻结-重结晶作用依然占主导地位,该成冰作用至少在垭口部位是有分布的。而一般在气温较高或降水量较少等条件下,冰川的成冰作用则以冷渗浸-重结晶作用为主。     

南极中山站近岸海冰生态学研究Ⅰ．1992年冰藻生物量的垂直分布及季节变化

从１９９２年４月至１２月对东南极中山站近岸当年冰生物量及其环境因子进行了观测。冰底有色层出现在４月下旬和１１月下旬，集中于冰底２～３ｃｍ，叶绿素ａ最高含量分别为８８．３ｍｇ／ｍ３和２８１０ｍｇ／ｍ３，相应的冰藻数量分别为３．５×１０６和１．２１×１０８个／升。柱总叶绿素ａ含量的季节性变化极为显著，尤其是以春季的大幅度快速增值为特征，变化范围为１．１７～５９．７ｍｇ／ｍ２，冰藻生物量主要分布在冰底，冬季期间则集中在冰底或冰的中上层。藻类优势种较为单一，秋季优势种为Ｎｉｔｚｓｃｈｉａｌｅｃｏｉｎｔｅｉ、Ｎ．ｂａｒｋｌｅｙｉ和Ｎ．ｃｙｌｉｎｄｒｕｓ；春季优势种为Ａｍｐｈｉｐｒｏｒａｋｊｅｌｍａｎｉ，Ｂｅｒｋｅｌｅｙａｒｕｔｉｌａｎｓ和Ｎ．ｌｅｃｏｉｎｔｅｉ。中山站近岸冰藻生物量的垂直分布和季节变化以及春季优势种的组成与东南极其它固冰区具有较强的相似性，与亚南极固冰区差异较大。