用雷达电磁波探测研究南极冰盖浅层散射特征:以中山站至Dome A冰盖断面为例

本研究运用双频雷达(60MHz和179MHz)获取的南极中山站-Dome A断面的雷达回波探测数据,对冰盖浅部100-700m的雷达内部反射层和接收功率变化定量计算分析表明,60MHz的雷达回波能量比179MHz衰减得更快;中山站-Dome A断面冰盖浅层700m以上的雷达反射层形成的主导原因是冰密度的变化;断面上不同测站点间同一深度的接收功率差值达到10dB,表明冰盖浅层散射存在显著差异。     

2007/2008年度中国南极冰穹A考察新进展

冰穹A(DomeA)是南极冰盖最高区域,其独特的地理位置和蕴藏的科学资源受到国际科学界的普遍关注,近年来成为国际南极科学考察研究的重要前沿区域。中国第24次南极考察(CHINARE24,2007/2008年度)继续开展DomeA地区考察活动,具体执行内陆建站选址任务和国际极地年中国行动计划--PANDA计划。本次内陆冰盖队在到达DomeA后,在DomeA核心区域以及中山站-DomeA断面上开展了多学科系统性的科考工作,取得了以"南极DomeA科学考察"、"内陆建站选址"和"中国南极内陆考察支撑能力建设"为代表的新进展,提升了我国南极内陆考察的支撑保障能力和科学认知水平。     

资料集锦

正南极深钻冰芯探寻气候往事考察发现,冰穹A地区最厚的冰层有3132米,这意味着,科学家有望在此钻得可还原100万至150万年前气候记录的深冰芯。刚刚回沪的中国第29次南极考察队副领队孙波昨天向记者透露,在"头三钻"基础上,我国计划用5到10年时间,利用中日联合研发的深冰芯钻探设备,在冰穹A地区循序渐进地打穿冰盖,进而读取那部年代最久远的"气候史书"。     

南极冰盖表面微地貌研究进展与展望

南极冰盖表面微地貌是大气与冰盖相互作用的直接产物,微地貌的形态特征、结构性质及其发展变化对南极冰盖表面的物质平衡、能量平衡以及冰盖记录大气信息的过程具有重要的影响,冰盖表面微地貌的结构性质以及空间分布的确定是计算南极冰盖物质平衡与能量平衡的重要依据,同时在南极冰芯钻探选址以及冰芯解译古气候信息时具有重要的参考价值。根据微地貌的形成方式将南极冰盖表面微地貌分为沉积型、侵蚀型、沉积间断型三类,介绍了南极冰盖表面常见的微地貌形态雪丘、雪纹、雪垄、雪窝以及光洁区的形态特征与结构性质,并对冰盖表面微地貌的分布规律特征进行了总结,文中重点对不同微地貌区域内的物质平衡与能量平衡特征进行了介绍,最后探讨了冰盖表面光洁区对南极冰芯选址的影响,并对未来南极微地貌研究进行了展望。     

极地冰芯气候及环境记录指标研究现状与展望

冰芯记录了自然和人类活动等各种因子的变化,是研究全球气候变化和环境变化的良好载体。极地冰芯可以将高分辨率古气候记录的时间尺度延长至过去几十万年,具有重要的科学意义。近年来,极地冰芯在气候及环境记录上取得了一系列新的研究进展,但尚缺乏系统的总结。本文对极地冰芯的研究进展进行了梳理,从冰芯物理特性、冰芯氢氧同位素、可溶及不可溶物质理化特征、冰芯气体等方面进行了概述,重点关注了最新分析方法在极地冰芯中的应用。最后对极地冰芯研究的未来发展方向进行了展望,以期为今后深入开展极地冰芯气候及环境记录研究提供参考。     

东南极冰盖中山站-Dome A断面表层雪中SO_4~(2–)和MSA的空间分布特征

中山站-Dome A断面考察是国际横穿南极科学考察计划(ITASE)的核心考察路线之一,具有重要的科学意义,在国内外产生了广泛影响。中国第31次南极科学考察内陆冰盖考察期间,采集了中山站-Dome A断面上约10 km间隔的表层雪样品,通过离子色谱实验分析,得出了断面上含硫化合物(SO_4~(2-)与MSA)的含量。在整个断面上,nssSO_4~(2-)和MSA含量表现出微弱的递减变化趋势,呈现出区域性变化趋势。在内陆高原区域(Dome A区域),nssSO_4~(2-)与MSA存在较好的线性关系([MSA]=0.1158×[nssSO_4~(2-)]–1.1497,r~2=0.75)。MSA/nssSO_4~(2-)比值在断面上的变化范围为0.04—0.47,均值为0.14,比值表现为沿海区域高于内陆区域,与低温条件下MSA/nssSO_4~(2-)比值大相矛盾,原因是由于源区的不同或风场而造成的。通过对断面上含硫化合物的研究,为进一步利用冰芯SO_4~(2-)与MSA记录研究过去气候环境提供了科学依据。     

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.     

南极中山站-昆仑站间地壳厚度分布

自第4个国际极地年2007/2008开始至2013年,中国南极内陆冰盖科考队相继在自南极大陆边缘的中山站至东南极地形最高点昆仑站(Dome A)一线进行了低温甚宽频地震观测。本文对7个天然地震台站数据进行了分析,提取了这些台站的S波接收函数,据此反演获得了这些台站下的地壳厚度分布。结果显示:随着纬度的升高,地壳厚度由大陆边缘的中山站下的约38 km逐渐增加至CHNB台下的58 km,随后又于CHNA台站下方减薄至47 km,然后快速增大到南极地形最高点昆仑站(Dome A)下的62 km。昆仑站或Dome A是南极大陆地壳最厚的地方。从中山站至昆仑站之间地壳厚度的变化与冰下地貌变化存在明显的相关性,它们都说明了从中山站至CHNB之间地壳构造相对均匀。在距昆仑站约200 km的CHNA台下的地壳厚度(约47 km)明显比临近台站地壳偏薄,这可能说明了甘伯采夫山脉地壳侧向变化较大,即其形成时所遭受的构造作用较复杂。     

南极冰川学与全球变化研究新进展

南极冰川学与全球变化是最近举行的“南极与全球变化：相互作用和影响”国际学术研讨会的主题。南极冰盖净物质平衡的观测和估算，冰盖物质平衡与气候变化的预测模型；南极冰雪大气、气候和环境化学；南极深冰芯分析，及其与其它古环境记录的对比研究，是目前南极冰川学研究的几个热点、关键问题。     

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％。     

南半球环状模与南极冰芯中气候信息关联研究综述

冰芯作为气候环境信息的良好载体,在研究过去大气环流异常中具有其他气候代用指标难以比拟的优势。本文重点综述了南极冰芯气候记录与南半球环状模(SAM-Southern Annular Mode)的关联特征:SAM与冰芯记录为同期变化,冰芯中NO-3、海盐组分(以Na+为代表)和水同位素比值δ18O同SAM指数具有较好的关联性;冰芯中SO2-4和MSA同SAM存在一定的关联,但相关性不显著;西南极冰芯记录的积累率同SAM具有较强的关联。需要说明的是,冰芯中各参数与SAM的相关性存在较大的空间差异。     

南极冰盖与冰川的快速变化

近10年的观测研究表明,南极冰盖和冰川存在快速的变化阿蒙森海扇区的主要冰流系统正在迅速变薄,减薄趋势可上溯至内陆150km处;罗斯冰流出现了停滞或明显减速,有的流动方向发生了改变,引发冰流袭夺;南极半岛冰架大面积崩塌,补给冰川加速,冰川出现了跃动;变暖的海水进一步侵蚀了冰架,着地线附近底部冰层融化强烈。上述发现改变了南极冰盖缓慢变化的传统观点,并对今后的冰川动力学研究,冰流模型模拟,冰盖物质平衡研究及预测具有重要意义。     

南极乔治王岛柯林斯冰帽小冰穹物质平衡特征的初步分析

柯林斯冰帽小冰穹属于冷季补给型冰川。该冰穹高差不大，但末端比顶部的消融期长两个月；暖季消融随高度上升迅速递减。冷季积累随高度的变化显著。ＳＤＳ断面１９９１／１９９２年度物质平衡差额为１６３ｍｍ，零平衡线海拔高度为１４０ｍ，比动力平衡线低２０ｍ。其物质平衡特征表现为物质平衡梯度较大，而物质平衡水平较低，稳定性系数较小，反映了亚极地海洋性气候下冰川物质平衡的特有性质     

冰雷达探测数据处理方法研究——以南极冰盖Dome A地区的数据处理为例

提出了冰雷达数据处理的流程,详细论述了冰雷达数据处理中常规修正的关键技术：静态校正、增益控制、带通滤波以及偏移处理等。以中国第24次南极科学考察（CHINARE 24）所获取的Dome A 地区30 km×30 km范围冰雷达原始数据处理作为实例,提取得到了该区域冰盖内部等时层埋深以及冰盖的冰厚数据。通过插值展现了冰盖等时层以及冰岩界面的三维空间形态。结合该区域ICESat冰盖表面高程数据,构建出了Dome A地区涵盖冰盖表面、冰盖等时层以及冰岩界面形态特征的三维模型。     

南极洛多姆冰帽BJ钻孔粒雪层的热学性质及其温度分布

根据详细的密度资料,对洛多姆冰帽BJ钻孔粒雪层的热学性质进行了讨论。应用非均匀介质热传导方程描述活动层温度分布。通过两种简化的层状结构和竖向运动模型给出了解析解。计算和实测温度差异的分析表明边界条件的选取非常重要。     

南极海冰区冰藻类群及兴衰过程

本文总结了国际上对南极冰藻类群及其生理生态特性的多年研究成果 ,结合我国科学家在南极长城站以及在戴维斯和中山站的越冬研究 ,阐述了南极海冰区的冰藻类群及其形成机理 ,对冰藻的形成、存活、旺发和消亡过程进行讨论 ,并对大洋浮冰区和近岸固定冰区冰藻类群的生态特性进行对比 ,提出了今后有待进一步深入研究的领域