南极潮汐测量及区域潮汐对冰架表面流速影响的研究进展综述

南极区域潮汐是计算南极物质平衡和南极冰架表面冰流速的重要影响因素,同时对于研究冰架崩解和全球气候变暖具有重要作用。南极潮汐测量的方法从最初的实时测量,发展到了卫星测高和遥感监测以及建立数值模型预测的阶段。已有研究表明潮汐周期与冰架表面流速间存在一定关联,例如Filchner-Ronne冰架和Ross冰架的潮汐变化与冰流速度的联系为:在大潮时冰流速度达到最快,小潮时冰流速度达到最慢。研究还对南极典型冰架区域潮汐特征及对冰架表面冰流速、高程变化等的影响进行了总结。今后的研究不仅需要继续关注西南极和南极半岛的潮汐变化,更加需要对东南极稀疏的区域进行潮汐观测,这对于构建整个南极潮汐数据库和提高数值模型的精度具有重要意义。     

南极布兰斯菲尔德海峡正压潮数值模拟

本文利用高分辨率的有限体积海洋模型(FVCOM)模拟了南极布兰斯菲尔德海峡附近海区的M_2、S_2、K_1与O_1四个主要分潮,模拟结果与验潮站资料基本符合。将模拟结果计算并利用潮汐调和常数绘制了同潮图,该海峡附近海域的潮汐类型为混合半日潮,全日潮在西南部及南极半岛附近海域较东北部南设得兰群岛附近海域比重偏大。通过分别计算4个分潮的潮能通量,发现M_2分潮潮能来自海峡东部的太平洋与威德尔海, S_2、K_1与O_1分潮潮能来自大西洋与威德尔海。在布兰斯菲尔德海峡区域4个分潮共耗散90.6 MW,其中O_1分潮耗散最大,约占到总潮能耗散的49.09%;由威德尔海潮能在进入布兰斯菲尔德海峡之前,在南极海峡区域4个分潮共耗散278.87 MW,其中S_2分潮耗散最大约占到总潮能耗散的39.09%。     

ERA-Interim再分析和NCEP FNL分析资料在东南极中山站至Dome A断面的适用性研究

利用2008年南极中山站至Dome A断面上观测站的近地面气象观测资料对ECMWF ERA-Interim再分析和NCEP FNL分析资料在东南极地区的适用性进行了验证。结果表明,ERA-Interim再分析资料的气温表现明显优于FNL分析资料,其与观测的年均绝对偏差在南极大陆沿岸地区1℃,在内陆高原2℃;而FNL分析资料的气温在南极内陆高原地区较观测明显偏暖,尤其在冬季偏暖达8—10℃,表明其不能直接用于南极内陆高原气温的变化分析。FNL的地面气压与观测比较接近,逐月平均偏差仅约1 h Pa,其精度明显高于ERA-Interim再分析资料的地面气压,而后者在沿岸地区存在明显的系统性偏低。ERA-Interim和FNL的近地表风速、风向差异不显著,其与观测的年平均、季节平均绝对风速偏差在沿岸和下降风区1 m·s-1,在内陆高原约2—4 m·s-1,年平均风向绝对偏差10°。     

南极长城站验潮站数据处理和潮汐特点初步分析

继在南极中山站建成我国南极首个永久性验潮站后,2012年1月在南极长城站又建成了我国南极第二个永久性验潮站。通过对长城站验潮站相关数据进行分析处理,得到了验潮基准系统的水准网平差结果和验潮仪零点标定结果,以及长城站附近海域海洋潮汐170个分潮的调和常数,并据此进行了潮汐预报,同时分析了长城站潮汐余水位的变化特征,探讨了利用附近的Antarctic Base Prat验潮站的余水位改正长城站潮汐预报的可行性,结果表明使用Antarctic Base Prat验潮站余水位改正长城站潮汐预报,可以显著提高长城站验潮站潮汐预报的精度,余水位改正后2014时段的潮汐预报中误差为±3.42 cm,明显好于改正前的预报中误差±10.43 cm。     

太阳直接辐射光量子通量的气候学计算方法

为了把太阳直接辐射通量密度换算成光量子通量密度,取用了一个简单的大气模式,计算了各种太阳高度、地面气压和大气浑浊度下太阳直接辐射中的光合有效辐射能量通量和光量子通量,从而得到了单位光合有效辐射能量所具有的光量子数。结果表明:这个数是比较稳定的。在平原地区,10—90°的太阳高度范围内,1W.m~(-2)的光合有效辐射通量密度具有4.72±0.11μmol.m~(-2).s~(-1)的光量子通量密度。本文还采用北京地区四个季节定时的太阳直接辐射分光测量资料和高原观测资料检验了模式计算结果的可靠性,获得了满意的结果。     

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

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。     

1987—1988年夏季长城站地区的热力和动力特征

本文利用1987～1988年夏季我国首次南极长城站边界层气象观测实验资料,运用近地层大气通量的平均廓线理论计算方法,分析了该地区夏季的热状况特征,并与南极内陆的瑞穗站及我国青藏高原等地区的热状况进行了初步比较。在夏季,长城站地面相对于大气而言,仍为热源,地面主要以潜热输送的方式加热大气。夏季长城站的热状况特征与我国青藏高原东部地区进入雨季后的情况相近。     

南极沿167°E子午线横贯南极山脉岩石圈速度结构

依据沿大圆弧穿越南极点和斯科特站两地震台的地震瑞利面波波形资料,计算了两台之间的相速度频散,通过反演计算,获得了台间地下２００ｋｍ 岩石圈剪切波速度细结构。结果表明,横贯南极山脉地壳厚度约为４５ｋｍ ,５５～７５ｋｍ 之间存在明显低速带,它预示着这一深度有熔融的岩浆存在。     

潮汐盐湿地甲烷产生及其对硫酸盐响应研究进展

综述了潮汐盐湿地甲烷产生及其对硫酸盐还原过程响应的最新研究进展。潮汐盐湿地甲烷产生除竞争性底物醋酸和二氧化碳/氢气外,甲胺、三甲胺、甲醇和甲硫氨酸等非竞争性底物同样十分重要;潮汐盐湿地甲烷产生潜力较低;硫酸盐对甲烷产生抑制作用明显;底物、硫酸盐浓度、温度与pH值均对硫酸盐抑制甲烷产生过程产生影响,此外,潮汐、盐分、菌种数量与活性也是影响甲烷产生过程主要因子。     

南极菲尔德斯半岛陆地、淡水、潮间带、浅海各生态系统的结构及其相互关系的研究

根据我国在南极菲尔德斯半岛地区１０年的各项研究成果和南极其它相关地区的研究结果,综合分析了菲尔德斯半岛地区陆地、淡水、潮间带及浅海４个生态系统的结构和相互关系。研究结果表明,营养物质的流动使得这４个生态系统相互联系形成一个整体。在这种物质流动的过程中,动物的作用尤其关键,如海鸟（企鹅、黑背鸥等）以及海豹的繁殖、取食等活动对营养盐的搬运有利地促进和疏通了营养物质在系统间的流动。此外,物理作用（如雨水的冲刷、潮汐作用和径流的带动等）也有重要影响。     

南极臭氧洞期间中山站和昭和站大气臭氧的中期振荡特征

本文用１９９３和１９９４年７～１２月中山站及昭和站大气臭氧观测资料和１９９３年７～１２月中山站地面温度、气压及戴维斯站探空资料，对南极臭氧洞期间中山站和昭和站的中期振荡特征进行了研究。结果表明：准一周和准二周振荡是南极地区大气臭氧和各层次温压参数普遍存在的两种主振荡周期，且在不同年份其振荡强度也有所不同。在中山站和昭和站地区，１９９３年大气各参数的准二周振荡强度大于准一周振荡，准一周和准二周振荡都是由西向东传播的；而在１９９４年则除准一周振荡外未出现准二周振荡。在普里兹湾地区平流层中下部臭氧和等压面高度、温度准一周和准二周振荡的位相差很小，振荡是同时发生的。准一周和准二周振荡都可以由上而下或由下而上地穿越对流层顶，平流层和对流层的中期振荡有着密切的关系。准二周振荡是大气中普遍存在的一种天气尺度的中期振荡，在不同地区可以对应不同的天气实体。在南极地区，大气臭氧总量的准二周振荡可能是极涡本身固有振荡的反映，而周期较短的准一周振荡则可能是外来扰动强迫振荡的反映。     

南极中山站DPS-4电离层测高仪的中层夏季回波统计分析

The vertical temperature profiles of snow and sea ice have been measured in the Arctic during the 2nd Chinese National Arctic Research Expedition in 2003(CHINARE2003).The high-resolution temperature profile in snow is solved by one-dimensional heat transfer equation.The effective heat diffusivity,internal heat sources are identified.The internal heat source refers to the penetrated solar radiation which usually warms the lower part of the snow layer in summer.By temperature gradient analysis,the zero level can be clarified quantitatively as the boundary of the dry and wet snow.According to the in situ time series of vertical temperature profile,the time series of water content in snow is obtained based on an evaluation method of snow water content associated with the snow and ice physical parameters.The relationship of snow water content and snow temperature and temporal-spatial distribution of snow water content are presented     

全球变暖背景下的南极地区气候变化

南极地区气温冬季,春季和秋季都有上升趋势,而夏季则有下降趋势,年平均气温也趋上升,气温上升趋势最强烈的是冬季,其次是春季;降水各季和全年都有增加趋势。在年际尺度上,年均气温和降水与南极涛动指数是负相关,南极极涛动对不同区域影响的方向和程度也有区别。     

南半球降水对南极海冰涛动异常的响应

运用NCAR/CAM3全球大气环流模式,结合气候学诊断方法,分析了南极海冰涛动异常对南半球降水的影响,并对可能的作用机理进行了初步探讨。结果表明,南半球中纬度降水对海冰涛动异常的响应较为显著,且异常响应的空间分布与海冰涛动类似,分别在南美洲大陆以东大西洋和以西太平洋的广阔海域上存在两个正负值中心。 数值模拟结果显示,海冰涛动异常可以通过改变地表热通量,影响对流层中层大气,进而驱动费莱尔环流的上升支,加强或减弱费莱尔环流的强度,最终对南半球中纬度地区的降水分布产生影响。在阿蒙森/别林斯高晋海外围海冰异常偏少的海域,向上的热通量增加,局地加热会使得费莱尔环流的上升支异常偏强,费莱尔环流的经向输送增强,对应其在中低纬的下沉支也偏强,局地下沉气流异常偏强则会抑制降水的生成,导致降水异常偏少。在威德尔海外围海冰异常偏多的海域,经向环流和降水的响应几乎相反,但因受西南极半岛和南美洲陆面作用的影响,对应经度带费莱尔环流对海冰异常的响应较弱。     

南极半岛地区气温与南极海冰涛动、ENSO的联系

使用南极半岛Orcadas等台站的气温多年观测资料 ,分析了南极半岛气温和周围海冰以及ENSO的初步联系。结果表明 ,南极半岛地区的气温变化可以反映南极海冰涛动的变化特征 :气温距平和南极半岛附近海冰距平存在密切的负相关 ,和罗斯海外围区域的海冰距平存在正相关关系 ,能够较好地反映出南极半岛气温与南极海冰涛动以及ENSO之间的紧密联系。当南极半岛地区气温偏低 (高 )时 ,南极半岛周围海冰偏多 (少 ) ,罗斯海外围海冰偏少 (多 ) ,赤道中东太平洋海温偏高 (低 ) ,可能出现ElNino(LaNina)。另外 ,南极半岛当年 1 0月的气温距平对预测次年 1月的Nino3区海温异常具有重要参考价值     

南极长城站地区气象要素的中期振荡特征

本文用多维谱分析的方法研究了1985年1月-1987年12月南极长城站地面气象要素的谱特征。该地区的气象要素与北半球一样,也普遍存在3-5天、准一周、准二周和3-4周振荡周期。在长城站所在的乔治王岛地区,从地面到平流层中下部,气压系统都存在着显著的准二周振荡,这种振荡是由上往下传播的。无论冬、夏季,准二周和准一周振荡都是由西往东传播的,而扰动的南北传播方向则与季节及振荡周期长度有关。南极地区的中期振荡特征与500hPa极地涡旋的活动和强度变化有密切关系。     

南极臭氧洞研究综述

本文根据迄今为止对南极臭氧洞研究的成果,综述了南极臭氧洞形成的诸种原因。研究表明人类排放到大气中的污染物氟里昂,通过发生在极地平流层云表面上的非均相化学反应所分解出的活跃的氯基,经过光化学反应过程大量分解臭氧是出现南极臭氧洞的内部原因;太阳活动、大气长波辐射及大气环流造成南极平流层环极涡旋中出现的极地平流层云,可能是形成南极臭氧洞的外部条件。南极臭氧洞的闭合很可能是南半球春季逐渐增强的行星波活动往南极平流层输送的臭氧增多的结果。同时讨论了南极臭氧洞未来的可能趋势,估计南极臭氧洞可能会持续下去,并随着大气环流的波动,其程度和范围也会出现波动。     

南极长城湾底层海水温度季节变化特征分析

本文使用南极长城湾 1 987年 3月至 1 988年 2月连续观测资料 (每小时观测一次 ) ,对该海湾底层海水温度的季节变化特征进行了分析研究     

南极温度的时空特征及其与我国夏季天气的关系

本文利用南极地区20个站1958—1983年逐年逐月温度资料和同期南方涛动指数、北半球高度场资料及我国大范围温度和降水资料,对南极地区冷暖变化规律及其与北半球大气环流和我国夏季降水的关系进行了初步分析。发现南极地区的温度和南方涛动都存在准3年振荡,我国华北地区的夏季温度与前期和同期南极大陆的温度存在显著的遥相关。 当南极大陆夏季温度偏高时,翌年我国华北地区夏季降水往往偏多,东北地区夏季温度偏低,反之亦然。     

东亚季风强弱变化及其对初夏我国东部地区降水的影响

本文通过对东亚季风系统的分析,发现东亚季风存在3-4年左右的长期振荡.这类振荡与赤道东太平洋海面温度变化有相互作用,形成一个相互反馈的耦合振荡过程.据此提出海温通过季风系统的变化影响初夏我国东部地区降水分布的可能长期天气过程.