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。     

中山站至内陆330公里冰川学剖面考察

１９９６～１９９７年南极夏季期间，中国组织实施了首次南极内陆冰盖冰川学考察，深入冰盖内陆３３０ｋｍ，作为中山站至南极内陆最高点ＤｏｍｅＡ大剖面研究计划的开始。计划将对冰盖物质平衡、２００年以来环境演化过程、冰雪／气交换过程等科学问题开展观测研究。本次考察进行了物质平衡、地貌、气象、雪坑地层观测，采集了表层、雪坑、冰雪芯样品。     

东南极内陆格罗夫山地区新生代冰川活动和古气候演化记录

地处东南极内陆的格罗夫山地区是研究南极冰川进退和气候演化的理想场所。我国第22次南极考察(2005/2006)进行了该地区冰盖进退和古气候演化专题研究。笔者在野外考察过程中,对格罗夫山地区新生代冰川活动记录(包括冰川侵蚀地貌及冰川堆积物)进行了详细的观测,获得了很多有关该地区冰盖进退及古气候演化方面的第一手材料,同时系统回收了对反映该地区古冰川活动具有重要意义的新生代沉积岩漂砾。本文简要报道本次野外考察在冰盖进退和古气候演化方面所取得的主要成果。     

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。     

南极冰盖表面物质平衡实测技术综述

研究南极冰盖的物质平衡状况是研究冰盖与全球海平面变化关系的基础性工作,也对重建冰芯古气候记录有重要意义。积累率是冰盖物质平衡计算中最重要的收入项。大空间尺度上的表面物质平衡信息只能通过遥感技术来获取。但因存在多源误差,仅靠遥感手段,冰盖物质平衡的信息难以准确获取,这是南极冰川学面临的最大挑战之一。因此实测数据不可或缺。表面物质平衡的实地测量有多种方法,如花杆、超声高度计(雪深仪)、雪层物理／化学层位法(比如雪坑、冰芯／雪芯积累率恢复,探冰雷达连续测量冰内等时层结构等)。本文对南极冰盖表面物质平衡的实地测量技术做一概述,对每种方法的特点进行了比较和讨论。     

南极中山站附近冰盖近地面层湍流参数的观测研究

利用2007/2008年中国第24次南极考察队在南极中山站附近冰盖上观测试验获得的湍流脉动及相关资料,对原始资料通过坐标旋转订正后,应用涡动相关法计算分析了冰盖近地面层的湍流强度(I)、稳定度参数(z/L)、摩擦速度(u*)、拖曳系数(Cd)、地表粗糙度(z0)及动量通量(τ)和感热通量(H),并与空气动力学方法的计算结果进行对比。结果表明,Louis方案能够较好地模拟近地面层湍流通量;在平均状态下,全天雪面以感热形式从大气获得净的能量;近中性层结下地表粗糙度z0为4.54×10-4m,拖曳系数Cd=1.7×10-3,在非中性条件下,稳定度越小Cd越大,反之,则稳定度越大Cd越小。     

南极冰盖内部等时层研究进展综述

南极冰盖内部等时层记录了不同时期冰盖表面的特征及其演变,蕴含了丰富的冰下环境信息。目前,已成为研究大空间尺度与长时间尺度上南极冰盖演化及其底部环境的重要媒介。地球物理观测和数值模拟技术的综合使用,实现了南极冰盖内部等时层在大陆尺度上的可视化。通过这些内部等时层,冰川学研究将南极冰盖内部的古冰流与千年至百万年时间尺度的地貌及冰下环境的变化细节联系起来,得到了一系列数量化的结果。针对南极冰盖,综述产生内部等时层的冰盖动力学物理机理及其在冰川学上的应用,评估在五个方面的运用:(1)深冰芯断代与选址;(2)冰盖动力学过程;(3)冰盖物质平衡;(4)冰盖稳定性;(5)冰下环境。另外,基于对内部等时层的已有认识,对未来在内部等时层研究中可能需要强化的领域进行了归纳:(1)发展更精细描述并测试内部等时层结构时空变化的数值模拟技术框架面临的挑战;(2)如何从内部等时层蕴含的信息推断鉴别以目前南极冰盖作为初始条件的冰盖质量变化;(3)为获得更高分辨率的内部等时层结构图像,得到关于冰盖内部冰体形变与演化的更多数量化信息,如何强化冰盖冰下环境的重复观测。     

南极研究1990年第2卷总目录

地理学 期 页南极训维Wf特福尔德丘陵与菲尔德斯半岛冰缘地貌的比较研究—…………………………,………………张青松11乔治王岛菲尔德斯半岛周围海岸地貌研究…………………………………·二…‘…………………刘耕年、崔之久3 18西南极乔箔王岛菲尔德斯半岛冷圈的结构特征—…………………………………………,………··朱诚、崔之久41冰川学南极冰盖地表雪冰层的密实化过程(英文)…………………………………………·二……··。………………秦大河 11O南极洛多姆冰盖BHQ钻孔冰岩芯研究(英文)…………………………………黄茂桓、李军、…     

东南极格罗夫山GPS控制网的布设与数据处理

为了给中国南极野外考察队提供DEM卫星影像图,在2002/2003年南极度夏期间,中国第19次南极考察队的大地测量工作者,在东南极Grove山地区,进行了地面控制测量。在覆盖面积达8000km~2的2000多米高的内陆冰盖高原区,在直升机和雪地车的支持下,利用Trim- ble4000ssi GPS接收机,与中山站GPS跟踪站联测,测量了7个GPS控制点,并埋设了永久性测量标志。数据处理采用GAMIT/GLOBK软件解算,获得了较好的定位精度,能够满足该地区制图所需。     

中山站地区大气边界层结构和湍流通量的输送特征

本文根据作者随中国第１１次南极考察队（１９９４－１９９６年）赴中山站夏考期间，使用ＴＭＴ（系留式气象塔）观测系统，在中山站、冰盖和海冰等三个点上观测到的气温、湿度、风速、风向和气压等大气要素的廓线资料，利用相似理论的通量－廓线关系，给出这三个观测点上的动量通量、曳力系数和感热通量，在近中性条件下，中山站粗糙度高度为２．９ｃｍ，冰盖与海冰点二者粗糙度高度差不多，分别为２．８×１０－２ｃｍ和３．６×１０－２ｃｍ，曳力系数则分别为５．０６×１０－３、１．３４×１０－３和１．４１×１０－３。结果表明，即使在中山站地区这样一个尺度范围内，由于下垫面的热力学特性、地形、地貌、地势和地理位置等的差异，无论是大气边界层结构还是湍流通量等的输送特性都有明显的差别，因此南极地区的大气边界层结构和冰（雪）－气交换特征都是比较复杂的，具有很强的局地性     

揭示气候变化的南极冰盖研究新进展

南极冰盖是气候的产物，对气候也有反馈作用，冰盖物质平衡变化与全球海平面升降息息相关，并引发地球系统内的一系列变化，南极冰盖是记录全球变化信息的良好载体，具有信息量大，时间序列长，保真性能强，分辨率高以及可进行现代过程定量研究等其他介质无法取代的独特优点，随着科学技术的发展和人类对全球问题的日益重视，南极冰盖与全球变化研究这一领域将会以高起点，多学科互相交叉，渗透为特色，成为未来南极研究的热点领域。     

极地冰雪氢氧同位素指标及其指示意义

本文综述了水汽来源状况、降水季节变化、火山喷发、太阳活动等气候环境因素对极地冰雪中同位素含量的可能影响及其程度 ,以及降水区域不均衡性、降水年际不均衡性、逆温层和同位素在冰雪中的扩散迁移作用等几种不稳定因素可能对冰雪同位素分析造成的干扰 ;在此基础上 ,综述了极地冰雪中δ1 8O、δD和其差值d(d =δD - 8δ1 8O)与局部或全球气温之间的一些线性关系 (包括全球尺度 ,格陵兰地区 ,南极地区等 )及它们在空间分布上的变化规律     

The spatial and seasonal distributions of air-transport origins to the Antarctic based on 5-day backward trajectory analysis

Transport of moisture-bearing air to the Antarctic is one of the important factors that control the mass balance of the ice sheet. Here, we investigate the distribution of air-parcel transport using a backward trajectory analysis over the entire Antarctic ice sheet, based on whether the air parcel was located inside or outside of Antarctica at 5 days before arrival. At this time, we considered the air from outside Antarctica to be moisture rich. Oceanic air was found to dominate in West Antarctica throughout the year, whereas air from inland was more prominently distributed around East Antarctica, especially in summer. In East Antarctica, there was a significant seasonal variation: air from inland dominated in summer, while air of oceanic origin dominated in winter. The distribution of air parcels that came from oceanic/inland sources was similar to the accumulation map (based on satellite data), which indicates that oceanic air parcels could be a substitute for moisture transport to the Antarctic. To determine the future impacts of climate change (e.g., sea level rise), more precise predictions of the variations in the surface mass balance will be required. Our results contribute towards the improved understanding of the spatial distributions of accumulation and aerosols found in Antarctic snow and ice cores.     

南极中山站-Dome A断面表层雪稳定同位素空间分布及环境影响因素分析

中山站-Dome A断面是表层雪稳定同位素组成分析的理想区域,沿线进行δ18O、δD和d的空间分布及环境影响因素研究对反映东南极地区的气候变化和物质来源具有关键意义。因而,本文基于线性回归及相关性分析方法,详细探究了断面上多种环境因素与表层雪稳定同位素分布的空间关系。结果表明,温度和地理因素与同位素比值之间有显著相关关系,且海拔是地理因素中的主要影响因素,随海拔上升表层雪的δ18O呈线性下降趋势。另外,通过断面上δ-T斜率与南极其他断面对比,发现斜率可能具有冰盖近岸和内陆地区较低的区域性特征,而造成这一现象的原因是水汽源区的改变和低温条件下水汽过饱和时的同位素动力分馏。最后,d的空间分布在沿海区域和内陆区域也有不同,推测主控因素分别是水汽源区条件和温度。     

Reconstruction of the Ross Ice Drainage System, Antarctica, at the Last Glacial Maximum

We present here a revised reconstruction of the Ross ice drainage system of Antarctica at the last glacial maximum (LGM) based on a recent convergence of terrestrial and marine data. The Ross drainage system includes all ice flowlines that enter the marine Ross Embayment. Today, it encompasses one-fourth of the ice-sheet surface, extending far inland into both East and West Antarctica. Grounding lines now situated in the inner Ross Embayment advanced seaward at the LGM (radiocarbon chronology in Denton and Marchant 2000 and in Hall and Denton 2000a, b), resulting in a thick grounded ice sheet across the Ross continental shelf. In response to this grounding in the Ross (and Weddell) Embayment, ice-surface elevations of the marine-based West Antarctic Ice Sheet were somewhat higher at the LGM than at present (Steig and White 1997; Borns et al. 1998; Ackert et al. 1999). At the same time, surface elevations of the East Antarctic Ice Sheet inland of the Transantarctic Mountains were slightly lower than now, except near outlet glaciers that were dammed by grounded ice in the Ross Embayment. The probable reason for this contrasting behavior is that lowered global sea level at the LGM, from growth of Northern Hemisphere ice sheets, caused widespread grounding of the marine portion of the Antarctic Ice Sheet, whereas decreased LGM accumulation led to slight surface lowering of the interior terrestrial ice sheet in East Antarctica. Rising sea level after the LGM tripped grounding-line recession in the Ross Embayment, which has probably continued to the present day (Conway et al. 1999). Hence, gravitational collapse of the grounded ice sheet from the Ross Embayment, accompanied by lowering of the interior West Antarctic ice surface and of outlet glaciers in the Transantarctic Mountains, occurred largely during the Holocene. At the same time, increased Holocene accumulation caused a slight rise of the inland East Antarctic ice surface.     

南极中山站-DOME-A沿线地面风要素特征分析

采用中山站和LGB69、EAGLE、DOME-A 3个南极内陆自动气象站的气象资料,分析了东南极中山站-DOME-A沿线风要素的分布特征。结果表明地处南极下降风下游的沿海陡坡区风力最强,越向内陆,风力越小;DOME-A地处内陆冰穹,没有下降风;而近沿海区由于受地形的影响,下降风十分明显,其风向以东北风为主,且大多发生在夏季夜间。     

南极冰盖表面冰流速研究综述

冰川表面流速作为南极冰盖物质平衡估算的一项重要内容,对于研究全球变暖背景下的海平面上升具有重要意义。随着技术的进步,南极的冰流速监测方法已经从传统的花杆测量、光学仪器边角测量,发展到先进的GPS测量和遥感观测。南极冰盖冰流速总体特征是:海岸带冰流速快于内陆冰流速,冰架冰流速快于陆地冰流速,西南极冰流速快于东南极冰流速。未来加强对数据稀疏地区的冰流速监测,扩大冰流速研究的时间尺度,开发冰流速研究的新方法以及构建冰流速波动与气候变化相互关系模型等,成为南极冰流速研究的新热点。     

Physical properties, spectral reflectance and thickness development of first year fast ice in Kongsfjorden, Svalbard

A ground truth study was performed on first year fast ice in Kongsfjorden, Svalbard, during spring 1997 and 1998. The survey included sea ice thickness monitoring as well as observation of surface albedo, attenuation of optical radiation in the ice, physical properties and texture of snow and sea ice. The average total sea ice thickness in May was about 0.9 m, including a 0.2 m thick snow layer on top. Within a few weeks in both years, the snow melted almost completely, whereas the ice thickness decreased by not more than 0.05 m. During spring, the lower part of the snow refroze into a solid layer. The sea ice became more porous. Temperatures in the sea ice increased and the measurable salinity of the sea ice decreased with time. Due to snow cover thinning and snow grain growth, maximum surface albedo decreased from 0.96 to 0.74. Texture analysis on cores showed columnar ice with large crystals (max. crystal lenght > 0.1 m) below a 0.11 m thick mixed surface layer of granular ice with smaller crystals. In both years, we observed sea ice algae at the bottom part of the ice. This layer has a significant effect on the radiation transmissivity.