积雪对南极冰盖自动气象站气温观测影响的研究

随着冰盖表面雪的累积或消融,自动气象站(AWS)传感器相对地表的高度随之发生变化,故所记录的观测资料不能直接反映相对地表固定高度上的气象参数。为了使南极冰盖上AWS所获取的气象资料具有可靠性,在积累率对AWS观测气温影响的基础上,将东南极冰盖上中山站至DomeA断面3个AWS的连续观测气温修正到相对于雪表面的某一真实高度上。结果表明:(1)DomeA,Eagle和LGB69年平均1m气温分别为-53.19℃,-41.33℃和-26.29℃,年平均积累率分别为0.11m、0.30m和0.49m,对应的1m气温年平均修正量分别为0.34℃、0.29℃和0.35℃,2m和4m气温的年平均修正量均小于0.1℃;(2)积累率变化对离地表最近层次上的气温影响最大,越往上层影响越小;(3)气温的修正量大小与积累率并非成简单的正比关系,它与气温本身的季节变化特征以及局地近地表逆温强度有很大的关系。气温的平均修正量冬季为正,夏季修正量的正负由局地是否存在逆温决定,修正量值的大小主要由逆温强度和积累率决定。     

基于GIS的中山站至Dome A冰盖考察数据处理和信息提取

中山站至DomeA冰川学考察断面是国际ITASE计划的核心断面之一。首次利用GIS开展了该断面的数据处理与信息提取 ,采样点的布设与管理。介绍了ADD数字地图拼接与裁剪 ,野外数据和BEDMAP数据地理坐标投影变换的方法。利用ArcView内插等高线方法对GPS导航仪高程数据进行了校正。沿考察路线提取了BEDMAP的冰下基岩高程和冰厚度数据 ,以及冰盖表面的坡度与坡向数据。指出应进一步开展该断面以及兰伯特冰川盆地GIS应用研究。     

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。     

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。     

联合ERS-1和ICESAT卫星测高数据构建南极冰盖DEM

南极冰盖DEM在南极研究中具有十分重要的作用,而构建南极冰盖DEM的主要数据源来自于卫星测高。在已有的测高卫星数据中,ERS-1/GM和ICESAT在空间分辨率和精度方面存在互补的关系,综合利用这两类数据,是获得南极冰盖高分辨率高精度DEM的前提。本文采用了数据联合的方法,利用ERS-1和ICESAT测高数据来构建南极冰盖DEM。采用ICESAT离散数据和RAMP/DEM v2对综合DEM进行精度评估,结果表明综合DEM高程精度在4 m左右。     

1979-2012年北极海冰范围年际和年代际变化分析

利用美国冰雪中心发布的海冰密集度数据,对1979—2012年北极海冰范围进行年际和年代际变化分析。结果表明:(1)海冰在秋季融化速度最快,其次为夏季、冬季、春季。2000年后春季下降速率变缓,而其他季节融化速度加快;(2)由于多年冰的融化,太平洋扇区在夏秋季节融化速度要高于其他海区。而大西洋扇区在冬季和春季海冰的融化速度要快于夏秋季节,主要是因为大西洋海温升高;(3)东半球在夏秋季节海冰融化的范围要大于西半球,因此东北航道比西北航道提前开通应用。而整个北极区域近几年春季融化速度变缓,则主要是西半球的作用;(4)从空间分布年代际变化来看,1989—1998年最接近气候态,1979—1988年密集度偏大区域主要在巴伦支海和东西伯利亚海,2009—2012年海冰密集度较常年显著偏小,东半球密集度减小幅度比西半球更大,尤其是冬春季在巴伦支海,夏秋季在楚科奇海。春季时由于风的作用,白令海附近海冰密集度异常偏大;(5)北极区域海冰范围在冬春季比夏秋季突变明显,基本在2003年前后,海冰范围变化周期为6年。     

南极冰盖中nssSO42-和NO3-传输路径初探

总结了南极冰盖中 nss SO4 2 - 和 NO3- 的主要来源 ,通过对南极冰盖中几种主要离子空间分布特征的分析 ,结合南极冰盖中不同区域火山活动记录的时间差 ,认为南极冰盖中的nss SO4 2 - 和 NO3- 很可能是通过远距离高空传输到极地冰雪中 ,具体过程为 :nss SO4 2 - 和 NO3-在对流层顶部平流层底部呈带状输送到极地上空 ,然后辐射下沉 ,再辐散到其他地区     

基于Radarsat-2双极化数据的南极半岛冰盖冻融探测研究

南极冰盖的融化对全球海平面上升和气候环境变化具有重要影响,合成孔径雷达(SAR)用于划分南极冰盖冰川带及冻融探测具有不可替代的作用。本文以南极半岛地区为例,基于C波段星载SAR影像进行南极冰盖冻融探测方法研究。通过对于南极冰盖干雪带、渗浸带和湿雪带的后向散射特征的分析,采用基于后向散射因子阈值的决策树分类划分冰盖冰川带。统计分析表明,冰川带后向散射因子分布并不集中,尤其是融化强烈时的湿雪带受融化程度影响很大,与干雪带相近而不能仅从后向散射因子数值区分。为将冰盖的冰川带分类,引入干雪带分布和海拔高度作为辅助信息,分别发展了两种决策树分类方法并比较分析,同时利用微波辐射计冰盖冻融探测结果和自动气象站数据做验证。结果表明利用双极化SAR数据的后向散射因子基于两种决策树分类都能够有效地划分冰川带并区分冻融状态,实现高分辨率的冰盖冻融探测。     

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。     

冬季北极涛动和北极海冰变化对东亚气候变化的影响

本文简要回顾了冬季北极涛动 (北大西洋涛动 )和北极海冰面积变化对东亚气候变化的影响、研究中存在的问题以及目前亟待解决的科学问题。     

极地雪冰中过量~(17)O研究进展

过量~(17)O是当前水体稳定同位素研究的前沿领域,在极地雪冰研究中备受关注。本文系统地介绍了水循环过程中过量~(17)O研究的基本原理和实验方法,在此基础上,重点评述了极地雪冰中过量~(17)O研究的最新进展,包括过量~(17)O的影响因素、空间分布特征、季节变化、末次冰盛期-全新世过量~(17)O演化特征,并针对极地雪冰过量~(17)O研究尚未解决的科学问题对未来的工作进行了展望。     

南大洋海冰影像地图投影变换与瓦片切割应用研究

南大洋海冰分布是南极考察过程中影响破冰船航行的重要因素,也是南极研究的重要内容之一。目前国际上不同机构发布的南大洋海冰分布图,大多是球面投影,不能直接用于主流的瓦片地图发布。将极方位立体投影海冰图转换为目前主流的网络墨卡托投影地图,并利用合适的图像重采样方法,按照不同级别比例尺进行瓦片切割和编号存储,最终实现海冰影像地图的发布共享是本文的主要研究内容。笔者对不同的图像重采样方法进行了比较,分析了最邻近点采样方法、双线性内插和双三次卷积重采样方法的优劣,针对本文的研究优选双线性内插方法进行影像地图瓦片的切割,并最终叠加融合在Google地图上,实现了Google底图、准实时海冰影像图与破冰船走航位置的集成显示,为雪龙船的冰区航行提供了重要的数据支撑。     

南极威德尔海新生期海冰生态结构Ⅰ.叶绿素a与营养盐

１９９２年３－５月极星号ＡＮＴ／Ｘ３秋季航次，对南极威德尔海东北海域浮冰区形成期新冰生态结构进行考察研究。结果表明，海冰物理结构特征与海冰生成环境及其形成过程有很大关系。冰体结构以颗粒冰、柱状冰以及混合冰为主，以颗粒冰为主结构的海冰较多地聚集浮游生物细胞，消耗部分冰中营养盐，柱状冰较少聚集生物细胞，其营养盐波动较小。同时，新形成期海冰中，叶绿素含量普遍低于一年冰，而营养盐含量则较高，基本处于初始状态，由此表明，海冰中生命活动随海冰冰龄增加而不断增强。     

南极海冰和极涡指数的时空特征及相互关系

本文采用聚类分析方法将南极海冰距平划分成５个变化相似的区域。并计算了对应各区的南半球５００ｈＰａ极涡面积和强度指数。分析了海冰与极涡指数的时空特征及相互关系。结果表明，不同区域的海冰和极涡的气候特征和年际变化的差异十分显著。１区和４区的海冰变化最大。海冰范围和极涡指数在多数区都在２－２．５ａ和５－７ａ的振荡周期。仅发现１区海冰范围是扩张趋势，其他４个区都呈收缩趋势。南极平均海冰范围以１．６个纬度／     

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。     

基于SAAS与NSCAT后向散射差异的南极冰盖变化监测

雪的微波散射特性与液态水存在着密切的联系,由于融化导致的液态水成分增大将导致雪层后向散射大大降低。利用南极地区同季相SAAS(1978)和NSCAT(1996)Ku波段散射计数据进行差分处理,得出后向散射发生显著变化的地区。以EllsworthLand为例,结合自动气象站历史数据记录,得出该地区后向散射减弱部分源于气温升高融化加剧的结论。     

基于SIR-C数据的SAR极化特征参数区分海冰与海水的能力评价

利用1994年10月南极区域的6景SIR-C影像,评估了L波段和C波段下13种主要的SAR极化特征参数区分海冰、海水信息的能力。结果表明:L波段下有6种参数能较好地区分海冰和海水,它们是:散射熵、交叉极化比HV/VV、同极化比VV/HH、同极化相关系数ρHH-VV、HV极化后向散射系数、Alpha角;另外,HH极化后向散射系数、交叉极化比HV/HH具有一定的区分海冰和海水的能力;其余5种难以区分海冰和海水。C波段下有4种参数能较好地区分海冰和海水,他们是:散射熵、同极化相关系数ρHH-VV、HV极化后向散射系数、同极化比VV/HH;HH极化后向散射系数、交叉极化比HV/VV、Alpha角和VV极化后向散射系数这4种参数具有一定的区分海冰和海水的能力;其余5种难以区分海冰和海水。且总体来看,L波段区分海冰和海水的能力好于C波段。这为海冰探测的研究提供了有用的参考。     

雪冰电导率反映的南、北极和青藏高原大气环境差异

青藏高原（无论南部、北部）雪冰电导率与雪冰体的酸碱度及雪冰内各类杂质成分的关系明显不同于极地冰盖（南极冰盖与格陵兰冰盖）,青藏高原雪冰电导率依赖于地壳来源的碱性矿物盐类杂质（如Ｃａ２＋,Ｍｇ２＋,ＳＯ２－４等）,因而与雪冰酸度（即Ｈ＋）呈反相关;极地冰盖雪冰电导率依赖于海洋来源的酸根离子（如Ｃｌ－,ＳＯ２－４等）,因而与雪冰酸度呈正相关。但在北极地区,雪冰电导率与各离子的关系存在复杂的地域分异,如在北极中心地区,极可能由于“北极霾”的干扰,打破了格陵兰冰盖内电导率与酸根离子间明确的函数关系。总之,雪冰电导率是寒区大气环境的替代性“指示器”     

LATE PLEISTOCENE ICE FLUCTUATIONS AND GLACIAL GEOMORPHOLOGY OF THE ARCHIPIÉLAGO DE CHILOÉ, SOUTHERN CHILE

Most of the last glacial maximum (LGM) glacier record west of the southern Andes (40–55° S) is today submerged under the Pacific Ocean and therefore the Archipiélago de Chiloé (42–43° S) provides an unusual opportunity to study local sediment and landform associations to help understand paleoglacial features of the former Patagonian ice sheet (PIS). In this context, this work presents the first comprehensive glacial geomorphologic mapping of the central region of the Archipiélago de Chiloé, which is located in a transitional geomorphic region between the Chilean Lake District (CLD, 39–41° S, 73° W) and northwest Patagonia (～43–48° S, 74° W). The Chilotan glacial geomorphology and sediment associations resulted from a warm‐based glacier that characterizes a typical active glacial temperate landsystem, which in central Chiloé combines deposits and landform units originated in subglacial and subaerial environments. Paleoglacial features that occur in central Chiloé are characteristic of an ice‐sheet style of glaciation, which differentiates it from a typical Alpine glacial style defined previously for the CLD. Therefore, the Archipiélago de Chiloé represents a geographical break point where the PIS became the large ice mass that occupied the Patagonian Andes during the last glacial period (Llanquihue Glaciation). A double ice‐contact slope on the east face of the Cordillera de La Costa provides evidence for the most extensive Early Llanquihue glacial advance on Isla Grande de Chiloé. The most prominent LGM advance in the area occurred at 26 000 cal yr BP, coincident with regional stadial conditions, and is defined by a big moraine along the east coast of the island.