积雪密度演变对北极积雪深度模拟的影响

积雪具有复杂的时空分布,在高纬度地区的气?冰?海耦合系统中扮演了重要的角色。准确的积雪质量平衡计算可以帮助我们更好地理解海冰演变过程以及极区冰雪与大气之间的相互作用。雪密度是影响积雪质量平衡众多因素中的重要因子。现有的一维高分辨率冰雪热力学模型（如HIGHTSI）中,使用常数块体雪密度均值将降雪雪水当量转化为积雪深度。本文参考拉格朗日冰上积雪模型（SnowModel-LG）模式对积雪分层压实的处理,简化为新、旧两个雪层,并在质量守恒条件下同时考虑新、旧雪层深度对压实增密的响应,将该物理过程加入HIGHTSI模式中。利用ERA-Interim再分析数据作为大气强迫,针对北极15个冰质量平衡浮标沿其漂移轨迹模拟了降雪积累期海冰表面雪密度变化对积雪深度变化的影响,在原HIGHTSI设置下分别采用定常块体雪密度均值330 kg/m3（T1试验）、接近实际的常数新雪密度200 kg/m3（T2试验）以及改进后框架下新、旧雪层随时间压实增密的雪密度（T3试验）计算积雪深度,并将模拟结果与浮标观测进行对比。结果表明,本文改进的算法对雪密度变化的处理更为合理,且能较好地再现积雪深度的变化;考虑新、旧雪层深度对压实增密的响应能较好地避免以较低的降雪密度持续过度积累,以浮标观测为标准,分层积雪密度压实计算得到的平均绝对误差相对T2减小了5 cm。     

神奇炫舞飘逸之光

<正>极光是人类用肉眼唯一能够看到的超高层大气物理现象,是自然界的最大奇迹。通常人们对南北极的印象是一片白茫茫的冰雪天地,在那里充满了美丽雄伟壮观千姿百态奇异的冰山、白色寒冷的冰洋景观。其实,南北极的夜空中充满了色彩,数十万米的高空上炫舞着一种神奇之光,可以把人类的思维带入到一个五光十色的奇美世界,它飘逸在极地广袤苍穹之中,这就是自然界中的最大奇迹——极光。极光用斑斓的色彩装点着寂寞孤独的冰雪世界。     

一维海冰热力模式的守恒型差分格式和数值模拟

根据前人研究的一维海冰热力模式，考虑到方程的特点，采用积分插值法构造了守恒型差分格式，并对海冰热力模式所描述的冰内热扩散传导和冰底厚度的变化进行了数值模拟。当冰面覆盖积雪时，用该解法同样计算了雪层内的热扩散，考虑冰雪之间的热力相互作用后，得到冰厚在有雪盖情况下的变化。     

210Po-210Pb活度不平衡鉴年法测定北极冰区表层冰雪年龄

远离河流和大陆的北冰洋冰区,大气沉降是210Po、210Bi、210Pb和7Be核素等最重要的来源。降雪一旦形成即被标记具有特定的210Po/210Pb活度比值,并降落到海冰表面,进入封闭状态。在封闭体系的冰雪中,随着时间推移,210Po从相对于210Pb强烈亏损的状态逐渐达到210Po-210Pb平衡状态。因此可以通过分析北冰洋表层冰雪中210Po-210Pb活度不平衡特征,量化冰区表层冰雪的表观年龄。本文搜集整理了北极地区气溶胶的210Po/210Pb活度比值,结合2018年中国第9次北极科学考察航次和2015年美国GEOTRACES 北冰洋航次中若干冰站表层冰雪的210Po/210Pb活度比特征,估算了北冰洋表层冰雪的表观年龄。结果表明,2018年中国冰站采集的表层冰雪年龄变化范围为106～272 d,远大于2015年美国冰站采集的表层冰雪的年龄;而两国冰站表层冰雪的年龄都呈现一定的纬度效应,即随着采样站位越靠近北极点,总体上表层冰雪的年龄呈现越来越大的特点,表明北极冰区表层冰雪越靠近北极点,表层冰雪被保留的时间会越长。210Po-210Pb 活度不平衡定年法可以作为一种评估北冰洋冰雪年龄的方法并与遥感技术协同使用。     

雪热传导系数与穿过海冰的热通量研究

雪热传导系数是海冰质量平衡过程中的重要物理参数,决定了穿透海冰的热传导通量。北冰洋海冰质量平衡浮标观测获得多年冰上冬季温度链剖面可以明显地区分冰雪界面。本文考虑到冰雪界面处温度随时间变化,再根据冰雪界面热传导通量连续假定,提出了新的雪热传导系数计算方法。受不同环境因素影响,多年冰上各个浮标的雪热传导系数在0.23~0.41 W/（m·K）之间,均值为（0.32±0.08） W/（m·K）。北冰洋多年冰上冬季穿过海冰的热传导通量最大发生在11月至翌年3月,约14~16 W/m2。结冰季节,来自海冰自身降温的热量对穿过海冰向大气传输的热量贡献逐月减少,从9月100%减小到12月的35%,翌年的1月至3月稳定在10%左右。夏季,短波辐射通能量通过热传导自上而下加热海冰,海冰上层温度高于下层,热量传播方向与冬季反向,往海冰内部传递。直到9月短波辐射完全消失,气温下降,热量再次转变为自下往上传递。从冰底热传导来看,夏季出现海冰向冰水界面传递热量现象。由于雪较好的绝热性,冰上覆雪极大地削弱了海冰上层热传导通量,从而减缓了秋冬季节的结冰速度。尽管受雪厚影响,多年冰上层热传导通量与气温依旧具有很好的线性关系,气温每降低1℃,热传导通量增加约0.59 W/m2。     

北极多年冰表面积雪厚度与L波段亮温相关性分析

北极地区天气复杂多变极其敏感,是全球气候的风向标,同时,北极地区冰雪的变化对全球水循环系统也有极大的影响。北极海冰表面积雪由于其自身的隔热性和电导性,对北极地区的海冰、气候和水循环等又有着极其重要的影响。遥感测量是监测北极冰雪参数的重要途径,但现有业务化积雪产品的时间和空间覆盖范围有限,美国冰雪中心提供的AMSR-E业务化数据产品中仅提供了2002-2011年间北冰洋一年冰表面的积雪产品。本文将SMOS/MIRAS(Soil Moisture and Ocean Salinity Mission/Microwave Imaging Radiometer using Aperture Synthesis)观测的亮温数据与Ice Bridge航测积雪厚度数据进行了对比,分析北极多年冰表面积雪厚度与L波段1.4 GHz亮温之间的相关性,从而探讨SMOS数据反演积雪的可行性。根据Ice Bridge项目中北极航次时间,文中选取2011-2015年每年3至4月遥感及航测数据进行时空匹配,空间范围为60°N以北地区。通过两者相关性分析,得到在0~50 cm范围内,随着雪厚增加,亮温也呈增长趋势。两者之间的正相关关系为利用1.4 GHz亮温数据反演北极多年冰表面积雪厚度提供了可能,对进一步完善现有的积雪产品也具有一定的意义。     

圣亚极地探险之旅

依目前国际上多数科学家的观点,南极,即是指南纬60°以南的广大地区,其总面积为5200万平方公里。当然,这其中也包括被冰雪覆盖着的白色大陆以及大陆周围3800万平方公里的海域——南大洋。     

北极熊:最近的日子有点难

北极,Arctic,这个词来源于希腊语“Arktos”,意思是:熊,它反映了北极所处的位置,即在大熊星座的下方。冥冥之中,这似乎也印证了北极与熊之间的奇妙缘分。如今的北极地区,便生活着一群极为耐寒、全身雪白的“大白熊”,也就是我们所熟知的北极熊。不过,北极熊并不是一开始就在北极这个冰雪世界中生存的。     

挺进南极冰盖最高点

南极,一个远离人群的孤独大陆。它冰雪莽莽,1400万千米的表面,有95%的地方被厚厚的冰盖所覆盖,冰盖的平均厚度达2200米,最厚的冰层达4800米。南极冰盖以它那广袤、纯洁、俊美吸引着无数多情的追求者,尤其是位于南极中心地带的被人们称作 A 冰穹和 F 穹隆的冰盖,神秘而     

南极与资源

人类赖以生存的地球,不停地围绕着太阳旋转,公转一周为时一年,产生了春夏秋冬的季节变化;地球还以地轴为中心,每天自西向东自转,自转一周便产生了昼夜的交替。地球的两极几乎常年为冰雪所覆盖,巨大的冰川影响着世界的气候和人类的生活方式。因此,对地球两极地区的考察已成为科学史上最富有冒险性的行为。早在十八世纪,就有一些国家对南极进行了考察。同时,也有些国家对南极提出了领土要求。后来,提出领土要求的国家逐渐     

冻土带与气候系统

尽管冰川消退、雪覆盖层、海冰以及海平面均是典型的气候变化标志，但冻土层在整个气候系统中的作用业已凸现。为了证实这种情况，NOAA气候和全球变化项目的管理者最近资助Tingjun Zhang（国家环境科学合作研究所冰雪数据中心的研究助理）和他的同事Richard Armstrong对GEWEX（全球能量和水循环实验）国际项目研究区（以密西西比河盆地为中心）的土壤进行了季节性冻融循环的研究。对冻土带作用的研究表明，它对陆地表面和其上面的大气过程有明显的影响，冻土的时限、持续时间的长短、厚度及分布主要受陆地表面和大气之间热量交流的影…     

雪鹗：海洋物种？

雪鹗生活在北极冻原、苔原地带，主要以旅鼠和雪兔为食。现在，科学家需要重新思考雪鹗在生态系统中的位置了。在一项卫星研究中，生物学家发现：上一个冬天，六只成年雌性雪雕大部分时间是在北极的冰面上度过的。这个发现让生物学家大吃一惊。在黑暗的冬夜，冰面上捕捉海豹的因纽特猎人说不定会和雪鹗“不期而遇”!生物学家表示，     

近岸水体中海洋雪对细颗粒微塑料沉降过程影响的实验研究

海洋微塑料是全球共同面对的环境问题和挑战,然而目前海洋微塑料从源到汇的输运和沉积过程及影响机制尚不明确。已有研究发现微塑料颗粒的垂向沉降过程受到海洋雪等水体悬浮物质的影响,但是目前相关研究只局限于定性的观察分析。在实验室中模拟含有海洋雪的近岸水体环境,使细颗粒微塑料(PS微球、PVC颗粒)与海洋雪产生碰撞、聚集,观测微塑料或微塑料-海洋雪聚集体的沉降过程。研究结果表明,水体中含有海洋雪时,一方面海洋雪会促进微塑料颗粒自身的聚集,形成更大的聚集体;另一方面由于海洋雪包裹微塑料形成松散的聚集体,导致平均沉速减小。50 μm以下的微塑料其沉降过程受海洋雪的影响较大,平均沉速减小35%以上;微塑料密度越大,受海洋雪的影响越小,平均沉速减小10%以下。沉降速率的减缓,意味着微塑料在水柱中的停留时间增加,处于不同深度的水生生物可能有更多时间和概率与微塑料接触,增加了鱼类等水生生物摄入微塑料的风险。     

南极海冰北界对西北太平洋热带风暴年频数变化影响的研究

人类生存的地球是由不同质态的大气圈、岩石圈、水圈及生物圈等共同组成。它们相互作用、相互影响,形成一个有机的整体。南极冰雪盖是地球水圈一个特殊形态组成部分。它由南极大陆上终年不化的冰雪及其周围的海冰所构成。一般认为,南极大陆冰雪反照率变化不大,对大气环流的影响较小;而海冰的反照率则变化较大,与大气的相互作用亦较显著。南极四周海冰北界随着经度的不同有很大的差别,同时不同年份亦有重大的差异。因此,研究南极海冰北界的变异规律无疑对了解南极冰雪对全球大气环流及天气气候的影响具有重要意义。     

极地冰冻圈雪冰--全球变化研究的最前沿--兼述中国极地研究中心极地冰川学研究的回顾与展望

一、南、北极冰冻圈雪冰是研究全球变化的关键地区。南、北两极是地球系统的重要组成部分,而极地冰冻圈的雪冰又是影响大气与海洋运动的关键环节。极地冰冻圈雪冰作为地球的最大冷源,与赤道共同作用,形成了地球大气环流的主要驱动力;南极冰盖融水形成的底层水又是驱动全球大洋环流运动的关键因素。因此,极地冰冻圈雪冰状态的变化,会对地球大气和海洋环流产生重要影响,从而影响整个地球气候系统。     

7．18“全国海洋宣传日”系列活动之——首届全国“爱我蓝色家园”网络征文活动启事

海洋——孕育了无穷的生命、蕴藏着无尽的资源和能量,给人类的家园带来了无限的生机。人类从海洋中步履蹒跚而来,又随着起伏的浪涌锐步迈向海洋。从冰雪覆盖的南北极到烈日炎炎的赤道;从五彩绚丽的珊瑚礁到宁静深邃的海沟;从郁郁葱葱的孤岛到燕鸥声声的沙滩,那一片片海,一缕缕幽蓝,无不闪现着令人神往的魅力和引人探究的奥秘。     

南极大陆是一个整体吗

被誉为冰雪大陆的南极洲,总面积为1410万平方千米,其中除65万平方千米的土地因受湿暖气候影响,属季节性无冰雪之外,其他陆地均长年被厚厚的冰雪所覆盖。世界上恒冰储量的95%在南极洲。1955年以前,由于缺乏技术资料,那时出版的南极地图,许多海岸线用虚线表示。近年来,人们根据所获得的新资料,比较详尽地把南极大陆的实际情况绘制在地图上,对南     

爱斯基摩人：现代文明冲击下的生存

冰雪覆盖、极度寒冷的北极，有地球上最顽强、最坚韧的生命群体：北极熊、野狼、鲸、海象、海豹、海狗、鳕鱼……与这些生物共同生活在冰雪世界中的，还有爱斯基摩人（Eskimo）。     

适用于Ku波段雷达高度计海冰干舷高度反演的积雪校正方法

工作在Ku波段的Cryo Sat-2和Sentinel-3A合成孔径雷达高度计是当前最先进的高度计。由于雷达回波信号的实际时间跟踪点较预设的时间跟踪点总发生偏移,而且Ku波段波长短,进行海冰探测时易受雪层干扰,造成雷达信号主散射面由海冰表面上移至雪层内,这两个因素都影响着海冰干舷高度的反演精度。针对这些问题,本文首先确定了Cryo Sat-2与Sentinel-3A雷达高度计反演北极海冰干舷高度的最优波形重跟踪阈值组合,然后分析了这两个Ku波段雷达信号的雪层穿透系数,发现Ku波段高度计的主散射面受雪层的影响显著,会高估海冰干舷高度。基于此,文中提出了一种改进的积雪校正方法,并以机载Operation Ice Bridge(OIB)为验证数据,将本文提出的方法与通用积雪校正法和欧洲空间局(European Space Agency,ESA)海冰干舷高度产品进行了对比验证。实验结果表明,本文提出的方法能够有效估计Ku波段电磁波穿透海冰表面积雪深度的比例系数,显著校正了通用积雪校正方法存在的高估海冰干舷高度的问题,提高了海冰干舷高度的估算精度。     

长城,向南延伸(三)——南极翁魂系南极

新年过后不久的那天,工地上有位队友说,《长城向南延伸》电视剧组正在拍金乃千跳冰窟的镜头。我们听后心中一阵担忧:老金毕竟50多岁的人了,平时又那么儒雅,为了扮演好角色,在船上越是风急浪大时,他越要强打精神抢镜头拍戏;现在南极大陆风寒地冻的,怎么又要往冰窟里跳?怀着一份担忧,我们踏着约2尺深的冰雪,匆匆赶到拍戏现场。那里是个风口,正刮着咆哮的10级大风。只见金乃千扮的生物学家和另一位由摄影师张黎平扮演的生物学家一道,在表演采集生物标本、一不小心落进冰窟的那