极地锚碇潜标系统回收探索与研究

随着南北极考察的深入开展,锚碇观测系统的布放和回收已经成为科考破冰船常态化作业内容.在极地考察作业过程中,锚碇系统的布放作业相对比较简单,但是回收作业往往受天气、海况、浮冰等条件影响,经常发生各种突发问题,造成无法顺利回收.本文根据多年南北极科学考察锚碇系统科考船回收作业经验,分析了大船、小艇回收方式的优缺点以及影响锚...     

基于极地近岸海洋环境监测系统的南极长城湾生态环境变化初析

利用中国首次在南极长城湾海域布放的极地近岸海洋环境监测系统,以2010年12月13日至2011年3月22日期间获得的监测数据为例,对该海域基本环境参数和叶绿素α含量变化进行了初步分析.结果表明,温度变化在12月至1月中旬呈明显上升趋势,之后存在一定的波动;而受夏季陆地淡水输入的影响,盐度的总体变化呈波动下降趋势.观测期...     

基于锚系观测的北冰洋加拿大海盆中层水变化研究

20世纪90年代以来,北极进入了以海冰快速减少为显著特征的快速变化时期。通过分析“波弗特流涡观测计划”在北冰洋加拿大海盆的4个站点上布放剖面观测系统所获得的2003—2011年的温度、盐度剖面观测数据,研究了加拿大海盆北极中层水的变化特征。在观测期间,加拿大海盆中央区中层水核心温度变化较小,楚科奇海台地区有明显下降特征,海盆中央区以北以及加拿大群岛陆坡边缘区核心温度呈持续升高趋势。北极中层水核心深度在4个站点都有不同程度的加深趋势,加深的程度和参与分析的表层淡水含量以及因海冰消失导致的风应力变化有一定的对应特征。4个站点表层(75—200 m)的热含量在无冰海域有明显的增长,在有冰海域热含量较稳定;加拿大海盆200—400 m和400—800 m深度范围内的热含量变化情况与中层水核心深度的变化情况一致,伴随着中层水核心深度加深至400 m乃至更深处,中层水的能量也逐渐下移,造成200—400 m水层能量普遍降低而400—800 m水层能量普遍增加。加拿大海盆4个观测站点因背景环境条件和所受影响的不同,造成了中层水的变化和响应趋势的差异。     

基于锚系观测的北冰洋加拿大海盆中层水多年变化研究

20世纪90年代以来,北极进入了以海冰快速减少为显著特征的快速变化时期。通过分析"波弗特流涡观测计划"在北冰洋加拿大海盆的4个站点上布放剖面观测系统所获得的2003—2011年的温度、盐度剖面观测数据,研究了加拿大海盆北极中层水的变化特征。在观测期间,加拿大海盆中央区中层水核心温度变化较小,楚科奇海台地区有明显下降特征,海盆中央区以北以及加拿大群岛陆坡边缘区核心温度呈持续升高趋势。北极中层水核心深度在4个站点都有不同程度的加深趋势,加深的程度和参与分析的表层淡水含量以及因海冰消失导致的风应力变化有一定的对应特征。4个站点表层(75—200 m)的热含量在无冰海域有明显的增长,在有冰海域热含量较稳定;加拿大海盆200—400 m和400—800 m深度范围内的热含量变化情况与中层水核心深度的变化情况一致,伴随着中层水核心深度加深至400 m乃至更深处,中层水的能量也逐渐下移,造成200—400 m水层能量普遍降低而400—800 m水层能量普遍增加。加拿大海盆4个观测站点因背景环境条件和所受影响的不同,造成了中层水的变化和响应趋势的差异。     

南极长城站潮汐特征分析

本文使用南极长城站 1 987年 3月至 1 988年 2月连续观测资料 (每小时观测一次 ) ,对这里的潮波系统、潮汐类型、潮时、潮差和水位等潮汐特征进行了分析描述     

第27次南极科考度夏期间长城站地震观测

在第27次中国南极科学考察度夏期间,针对长城站原地震台受干扰源（如发电栋、冷库）的影响,对台站进行了重新选址工作,并完成了新台站的基建工程（摆坑、电缆布设等）,架设了一套宽频带地震仪。对新台站记录的数据进行分析表明新台站运行稳定,背景噪音小,记录的地震事件信噪比高,这为下一步开展相关地震学方面的研究将提供高质量的数据。尽管本次科考地震观测时间短,但是新台站不仅观测到了远震记录,而且观测到了长城站附近地区的近震和疑似冰震的记录。单台定位结果显示4次近震分布基本与南设得兰群岛走向平行,且震源深度由东北向西南逐渐变深。     

"数字地球"与对地观测

在２１世纪到来之际,人类向“数字地球”这一地球信息科学新领域发起了挑战。这是在信息社会、知识经济、可持续发展时代背景下,由空间科学、信息科学、地球科学和环境科学的相互交融,在全球及区域尺度上的一次大整合、大聚焦。是面向２１世纪地球系统科学思维模式的开拓大跳跃。对地观测技术系统的蓬勃发展,是“数字地球”的不可缺少的基础。数字地球的发展,离不开对地观测技术系统的支撑。     

粒子散射系数在沙尘天气观测分级中的初步分析

利用2004年4月20日至5月23日塔克拉玛干沙漠腹地塔中气象站浊度计和能见度仪逐日每5 min一次的加密观测资料及相应的地面气象常规沙尘观测记录,根据中国气象局沙尘暴观测分级标准分析了粒子散射系数在各级沙尘天气中的特征,表明浊度计观测的粒子散射系数在沙尘天气观测分级标准中有较明确的意义,沙尘天气时粒子散射系数与能见度为显著指数关系。     

哈雷彗星观测报告

1986年3月16日至4月19日,中国南极考察队二次越冬队在南极洲乔治王岛中国南极长城站执行了哈雷彗星观测任务。在为期34天的时间里共进行了8次观测,拍摄到大尺度照片9张,并详细地记录了观测过程。     

生态系统观测研究网络在地球系统科学 中的作用

地球系统科学是以地球系统为研究对象, 重点研究各圈层、各要素以及自然和人为现象 之间相互作用关系的科学, 是在科学技术自身发展和社会需求共同推动下发展起来的新兴学科。 地球系统科学概念的提出是为了解决全球性的资源和环境问题的需要, 是地球科学向综合集成 方向转变的重要阶段。目前在地球系统科学思想的指导下, 在全球规模上已经组织了一系列重要 国际联合研究计划, 企图组织全球的科学家协作推动地球科学的发展。地球系统科学发展离不开 对地球系统要素和圈层的物理、化学和生物过程的综合观测工作的支持。自20 世纪80 年代以 来, 一些国家、国际组织和国际合作项目都纷纷建立了国家、区域甚至全球尺度的观测、监测和信 息共享网络。国际长期生态研究网络(ILTER) 自20 世纪80 年代开始建设, 其目的是对生态过程 进行长期的监测, 研究各种生态因子的相互作用及生态过程, 从而揭示出生态系统和环境的长期 变化, 为生态系统评价及管理提供科学依据。 中国生态系统研究网络(CERN) 始建于1988 年, 在中国生态系统动态观测、科学研究和试验 示范方面发挥了重要作用, 2005 年在CERN 的基础上, 由国家科技部组织开始建立中国国家生 态系统观测研究网络(CNEN) , 目前已经遴选出了53 个台站, 开始对农田、森林、草地( 含荒漠) 和 水体( 湖泊和海湾) 的动态进行观测研究, 该网络必将成为全球地球观测系统(GEOSS) 的重要组 成部分, 在我国地球系统科学发展的历程中发挥重要作用。本文主要从发展地球系统科学角度, 讨论生态系统观测研究网络在地球系统科学中的作用。     

影响北极地区迅速变化的一些关键过程研究

最近研究证明 ,近半个世纪来 ,北极地区正在发生迅速变化。部分地区温度上升了 2- 3°C ,北冰洋海冰退缩 5 %,中心地区海冰厚度变薄 ,海面压力降低 ,中上层水淡化和变暖 ,吸收CO2 能力增加 ,臭氧耗损和紫外线辐射增强。中国于 1 999年开展了“中国首次北极科学考察” ,在楚科奇海、加拿大海盆、白令海以及临近海域开展了海冰气相互作用的多学科综合考察 ,对北极的区域特征及其在全球变化中的作用研究获得一些新的认识。观测到加拿大海盆中层水持续增暖的现象 ,揭示了西北冰洋与白令海水体交换的途径和次表层暖水结构 ,发现了加拿大海盆是北冰洋河水的主要储存区。利用联合冰站观测数据 ,模拟了北冰洋夏季大气边界层结构和下垫面能量平衡的变化特征 ,定量给出了北冰洋夏季海 /气和冰 /气之间湍流通量和边界层参数的差异。海 /气CO2 的通量观测表明 ,考察区的大部分海域均为大气CO2 汇区 ;西北冰洋海冰区具有较高的生物泵运转效率 ,楚科奇海陆架是一个高效的有机碳“汇”区 ,寒冷水体中微生物活动并未受到明显抑制。沉积物的地球化学过程研究表明 ,海底表层沉积物中碘含量存在着由低纬度到高纬度增加趋势 ,北极地区可能是碘的汇区 ,碘可作为极区古海洋中的地球化学元素变化的重要指标。楚科奇海、白令海     

配重浮球覆盖下干旱区平原水库节水率研究

干旱区平原水库具有水面积大、蒸发强烈等特点,采用直径100 mm的配重浮球来抑制平原水库的无效蒸发。以月为时间尺度,分别从浮球间孔隙造成的蒸发损失率和风浪环境中配重浮球湿润表面造成的蒸发损失率进行研究,最终建立浮球覆盖下水面蒸发抑制率和节水率计算模型。结果表明：（1） 非冰冻期内,浮球间孔隙造成的蒸发损失率呈现先增大后减小,在7月达到全年最高值11.6%;冰冻期内（12月和1月）,浮球间孔隙造成的蒸发损失率达到全年最低值9%。（2） 相同覆盖面积下,浮球润湿率随风速的增大呈曲线增长,且覆盖面积越大,润湿率随风速的变化速率越慢。相同风速下,浮球润湿率随覆盖面积的增大呈直线下降。各覆盖面积下,单位面积节水率在7月达到最大值,分别为76.6%、78.1%、79.6%、81.2%;在4月达到最低值,分别为51.9%、54.0%、58.2%、61.3%。综上所述,配重浮球在风浪环境中稳定性好、防蒸发节水率高,是一种较为理想的防蒸发材料。     

南北极海冰变化及其影响因素的对比分析

海冰是海洋-大气交互系统的重要组成部分,与全球气候系统间存在灵敏的响应和反馈机制。本文选用欧洲空间局发布的1992—2008年海冰密集度数据分析了南北极海冰在时间和空间上的变化规律与趋势,并结合由美国环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)和美国大气研究中心(National Center for Atmospheric Research, NCAR)联合制作的NCEP/NCAR气温数据和ENSO指数探讨了南北极海冰变化的影响因素。结果表明,北极海冰面积呈明显的减少趋势,其中夏季海冰最小月的减少更快。北冰洋中央海盆区、巴伦支海、喀拉海、巴芬湾和拉布拉多海的减少最明显。南极海冰面积呈微弱增加趋势,罗斯海、太平洋扇区和大西洋扇区的海冰增加。北极海冰面积与气温有显著的滞后1个月的负相关关系(P0.01)。北极升温显著,北冰洋中央海盆区、喀拉海、巴伦支海、巴芬湾和楚科奇海升温趋势最大,海冰减少很明显。南极在南大西洋、南太平洋呈降温趋势,海冰增加。北极海冰减少与39个月之后ONI的下降、40个月之后SOI的上升密切相关;南极海冰增加与7个月之后ONI的下降、6个月之后SOI的上升存在很好的响应关系。南北极海冰变化与三次ENSO的强暖与强冷事件有很好的对应关系。     

Acoustic thermometry in the Arctic Ocean

Large increases in the temperature of the Atlantic Layer in the Arctic Ocean have been observed since the early to mid-1990s and have continued through to the present. These changes were detected in 1994 and in 1999 with acoustic "sections" using acoustic thermometry. Both icebreaker and submarine CTD sections have confirmed these observations. Calculations of the travel time of acoustic mode 2 for the submarine CTD sections show a linear correlation with the mean temperature of the Atlantic Layer of the section. A cabled-to-shore undersea mooring system of Arctic Ocean observatories is needed to provide real-time year-round observations using conventional as well as acoustic remote sensing techniques.     

北极航道相关海域科学考察研究进展

我国从1999年开始已实施了四次北极科学考察,对白令海、楚科奇海、波弗特海、加拿大海盆和马卡若夫海盆进行了广泛的考察。全球变化导致的北冰洋夏季海冰覆盖面积不断减少,导致冰期以来北极东北航道和西北航道的首次同时开通。北极航道集中在陆架海域,不仅是海冰变化最为显著的海域,同时也是陆地－北冰洋相互作用最为显著的区域,对北冰洋区域气候、生态系统和生物多样性、以及经济和当地土著居民生活等具有重大影响。本文对北极航道关键海域近年来国际相关科学考察进行了总结,对科学考察背后的各国北极策略进行分析,并从科学需求的角度对我国在今后北极科学考察中针对北极航道相关海域应开展的科学考察与研究提出了相关建议。     

白令海和楚科奇海表层沉积硅藻分布特征

对我国第二次和第三次北极科学考察在白令海和楚科奇海获取的部分表层沉积物样品进行了详细的硅藻分析,旨在了解白令海和楚科奇海表层沉积硅藻的主要分布情况。研究发现海冰对北极硅藻有着显著的影响,在最小冰边缘线以北海域,由于常年被海冰覆盖,表层沉积物中的硅藻数量极少甚至缺失,而在此范围以南海域,硅藻含量则甚为丰富。白令海和楚科奇海表层沉积物中最主要的硅藻种类及组合有：角毛藻休眠孢子(Chaetoceros resting spores),海冰硅藻组合(以Fragilariopsis oceanica和Fragilariopsis cylindrus为代表),极地硅藻组合(优势种有Bacterosira bathyomphla,Thalassiosira antarctic v. borealis及其休眠孢子),沿岸底栖硅藻组合(主要有Paralia sulcata和Delpheneis surirella),诺氏海链藻(Thalassiosira nordenskioeldii)和塞米新细齿藻(Neodenticula seminae)等。上述硅藻种类及组合具有显著的空间分布差异性,并与现代海洋环境因素密切相关,因此对于白令海和楚科奇海古海洋环境研究具有重要意义。     

1999年夏季中国首次北极考察区水团特征

依据 1 999年 7月至 9月中国首次北极考察队在白令海、楚科奇海和南加拿大海盆的现场调查资料 ,本文分析了三个海区的水团特征 :( 1 )白令海水团主要由季节变化显著的白令海上层水团和中层水团以及深层水团组成 ;( 2 )楚科奇海水文特征受融结冰过程影响较大 ,1 999年7月和 8月差异较大 ,其水团主要为浅海变性水团 ,包括两个次级水团 ,楚科奇海夏季水和来自北太平洋以及北冰洋变性的外海入侵水 ;( 3)南加拿大海盆的水团主要由受融结冰过程影响的表层水团、源于太平洋水的次表层水、源自北大西洋的中层水团和深层水团组成     

楚科奇海的水螅水母类及其分布

本文报道 1 999年 7月至 8月我国首次北极科学考察期间“雪龙”号破冰船在楚科奇海采集的浮游水螅水母类及其分布。分析鉴定了 8种水螅水母 ,其中 4种属于花水母目 ,2种属于软水母目 ,1种属于硬水母目 ,1种属于筐水母目。短新塔水母在楚科奇海是首次记录。简要记述了这些种类的形态特征并附图。楚科奇海这 8种水螅水母都是冷水种 ,其中 6种为近岸性的 ,2种是大洋性的。根据其地理分布可分为北极种、北极 -北方种和北方寒温带种等 3个类型 ,从动物地理观点看 ,楚科奇海的水螅水母类应属于北极区系。楚科奇海水螅水母类的丰度一般较低 ,其平均丰度为 1 0 8个 /1 0 0 m3,水平分布状况主要由优势种所左右 ,八斑腕唇水母和指腺华丽水母为优势种。垂直分层采样结果表明 ,指腺华丽水母分布于 0～ 30 0 m,其中以 50～ 1 0 0 m居多     

Long-term variability in Arctic sea surface temperatures

In this study, we used 30 years of an operational sea surface temperature (SST) product, the NOAA Optimum Interpolation (OI) SST Version 2 dataset, to examine variations in Arctic SSTs during the period December 1981–October 2011. We computed annual SST anomalies and interannual trends in SST variations for the period 1982–2010; during this period, marginal (though statistically significant) increases in SSTs were observed in oceanic regions poleward of 60°N. A warming trend is evident over most of the Arctic region, the Beaufort Sea, the Chuckchi Sea, Hudson Bay, the Labrador Sea, the Iceland Sea, the Norwegian Sea, Bering Strait, etc.; Labrador Sea experienced higher temperature anomalies than those observed in other regions. However, cooling trends were observed in the central Arctic, some parts of Baffin Bay, the Kara Sea (south of Novaya Zemlya), the Laptev Sea, the Siberian Sea, and Fram Strait. The central Arctic region experienced a cooling trend only during 1992–2001; warming trends were observed during 1982–1991 and 2002–2010. We also examined a 30-yr (1982–2011) record of summer season (June–July–August) SST variations and a 29-yr (1982–2010) record of September SST variations, the results of which are discussed.     

北冰洋西部表层沉积物重矿物特征

对中国首次(1999年)和第二次(2003年)北极科学考察在楚科奇海及邻近的北冰洋深水区采取的47站表层沉积物进行了碎屑重矿物鉴定分析。结果表明北冰洋西部表层沉积物中重矿物以抗风化能力较弱的绿帘石、紫苏辉石和普通角闪石为优势矿物,钛铁矿、石榴子石、磷灰石和赤铁矿为特征矿物。矿物组合分区表明研究区物质来源和水动力变化较为复杂:白令海峡以南沉积物中重矿物含量高,水动力强;白令海峡以北的洋流变化与所经区域沉积物重矿物种类和含量变化相一致,即楚科奇海中部沉积物富集紫苏辉石、钛铁矿和石榴子石,物质来源可能与楚科奇山原相关,而在阿拉斯加沿岸沉积物中富集绿帘石和紫苏辉石,与阿拉斯加沿岸流携带物质相关;楚科奇海北部深水区碎屑矿物沉积速率低且矿物多有蚀变。