挺进北极

2008年7月11日～9月24日,中国进行了第三次北极考察。我作为《中国海洋报》记者有幸参与并见证了北极考察的全过程。这是继1999年第一次和2003年第二次北极考察后,我国政府组织的又一次对北极地区更加深入、全面,科技手段更加先进的综合考察,是国际极地年期间中国履行责任和义务的具体行动。本次考察以进一步研究北极快速变化过程中海洋、海冰和大气系统发生的耦合变化,以及对我国产生的影响等问题为主要科学目标,以海洋、海冰和大气综合观测为主要任务。考察范围主要包括白令海、楚克奇海、加拿大海盆的大面积海域和冰区,涉及到海洋、海冰、生物、大气、地质、地球物理等多个学科。     

腾格里沙漠盐湖氯同位素地球化学特征

δ~(37)Cl值可以用来指示盐湖演化过程中卤水的蒸发浓缩程度、可能的补给来源和控制因素,本文对腾格里沙漠地区12个代表性盐湖卤水样品开展了氯同位素组成研究.结果表明,研究区内沙漠盐湖卤水的δ~(37)Cl值变化范围为-0.10‰~1.36‰,平均值为0.55‰;其中,硫酸钠亚型卤水的δ~(37)Cl值范围为-0.10‰~1.36‰(平均值为0.56‰),硫酸镁亚型卤水的δ~(37)Cl值范围为0.14‰~0.82‰(平均值为0.48‰).对比柴达木盆地现代盐湖分析数据,发现区内沙漠盐湖的δ~(37)Cl平均值明显大于柴达木盆地盐湖的δ~(37)Cl平均值,并且,硫酸钠亚型卤水δ~(37)Cl最高,硫酸镁亚型卤水次之,氯化物型卤水最小.基于不同盐湖地下水咸化程度以及盐湖卤水中δ~(37)Cl值与Br/Cl系数关系的研究,揭示了研究区东部和东北部盐湖可能受到第三系地层咸水的补给,而其他盐湖主要受蒸发浓缩作用影响.δ~(37)Cl值分布特征则显示,腾格里沙漠地区部分盐湖在形成过程中可能受到区域构造活动诱发的第三系深部水补给及水-岩作用等多重因素的影响.     

中国南极科学考察探地雷达海冰探测

环绕着南极大陆陆缘海冰隐伏冰裂缝发育,严重威胁我国南极科考海冰运输的安全.探地雷达可以精确、快速、有效探测海冰层序空间结构、隐伏冰裂缝两翼形态、冰裂缝的分布范围等关键要素.探冰队对拟选东部线路约22 km进行雷达探冰作业,新发现规模较大隐伏冰裂缝5条.评估了中国第30次南极科考队海冰卸货运输路线,为科考船"雪龙"号上大量物资、科考设备和重型装备安全运抵中山站保驾护航.     

海洋中和海洋边缘的巨震是调节气候的恒温器之一

人类活动排放二氧化碳气体使全球增温 ,从而引起极冰融化、海水淹没海边城市以及暴洪和疾病的增加 .因而全球增温已成为人们非常关注的问题 .本文提出海震调温假说 ,认为海洋巨震可调节气温 :这里的海震包括海洋和海洋边缘地区的巨震 ;巨震是指国际上通常认为的ＭＳ ≥ 734地震 .本文特别强调赤道两侧各 4 0°范围内的 8.5级和大于 8.5级的海震 .1　海震调温机制海震发生时强烈的地震波造成洋底大面积振动 ,并往往引起巨大的地震海啸 .这两种原因都可使海洋深部的冷水迁到海面 ,使水面降温 .众所周知 ,海水降温可吸收较多的二氧化碳 ,从而使…     

南大洋海底地形对冰山运动与搁浅的影响

冰山是南极冰盖-冰架-海洋系统中活跃的组成部分,南大洋海底地形是影响冰山运动与搁浅的重要因素,但前人对此鲜有研究,本文结合南极Bedmap-2海底地形数据和杨百瀚大学冰山数据库所记录的冰山运动轨迹数据分析了海底地形对冰山运动和搁浅的影响.结果表明:(1)冰山搁浅事件与搁浅冰山轨迹点的数量分布主要与冰山水下厚度分布有关,在水深为200~300m海域内数量最高.自由运动冰山在南极陆坡锋区域(海洋水深500m左右)存在数量与速度的峰值;(2)海底地形对冰山运动的直接影响是冰山搁浅,在沿南极海岸线外围水深低于2000m的362×10~4km~2的海域里,从冰架前缘崩解的小型冰山可能搁浅区(水深小于400m)占28%即不易搁浅,这些搁浅区主要分布在东南极与南极半岛沿岸.从大冰架上崩解的大中型冰山(长轴大于18.5km)可能搁浅区(水深小于800m)占总面积的74%即较易搁浅;(3)在水深小于2000m的海域内冰山运动速度与海水深度之间具有正相关性(R=0.85,P0.01)(即海水越深的地方冰山运动越快),而海冰的季节性变化对这种相关性的影响不大,说明海底地形起伏所引起的海水深度的变化会对冰山运动速度产生影响.     

大气变率对北极地区近期海冰变化趋势影响数值模拟研究

为研究近期21年(1989—2009年)北极地区海冰变化原因,本文利用欧洲中期天气预报中心ERA-Interim数据集资料和美国麻省理工学院MITgcm全球海冰-海洋耦合模式开展了不同大气强迫条件下海冰变化的数值模拟研究.研究工作中共设计了6个数值试验,除1个试验全部采用1989—2009年每日4个时次的大气强迫场外,其余5个试验各有一种大气强迫(地表气温、地表大气比湿、向下短波辐射通量、向下长波辐射通量和地表风)采用1989年月平均结果.分析了各模拟试验结果中3月和9月北极地区海冰面积的年际变化特征及最小二乘拟合意义下的线性变化趋势,并以ERA-Interim结果为参照标准对各模拟试验结果进行了对比和检验,以说明不同大气强迫量变率对海冰变化的作用.结果表明:地表气温变率和向下长波辐射通量变率是造成海冰面积减少的主要原因;向下短波辐射通量变率对海冰面积变化影响几乎可以忽略;地表大气比湿变率对海冰面积线性变化趋势影响较小,但对海冰面积年际变化特征有调制作用;地表风变率对海冰季节变化、海冰面积线性变化趋势及年际变化特征均有明显影响,说明提高大气风应力精度是改善海冰数值模拟结果的重要手段.     

全球大洋环流实验

温室效应.全球气候变暖,这些问题驱使人们去调查、了解和预测气候变化.科学家知道,全球性的和地区性的热量、淡水和碳的循环在气候变化中起着重要的作用,而在海洋中的这些循环特征要远远超过在大气中.因此.研究并模拟气候变化的关键就是要了解热量、淡水和碳在海水与大气之间的交换过程,并了解它们在上层海水与下层海水及赤道与极地的大洋区域之间储存与传递的过程。     

LASG耦合气候系统模式FGCM-1.0

本文描述了中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG)最新发展的一个耦合气候系统模式的基本性能. 该模式是在LASG灵活的全球耦合气候系统模式（英文缩写为FGCM）的初始版本FGCM-0的基础上发展而来的,是该系列耦合模式的第二个版本,即FGCM-1.0. FGCM-1.0通过一个通量耦合器将大气、海洋和海冰三个分量模式耦合在一起,其中海洋分量模式是LASG发展的一个涡相容分辨率（eddy-permitting）全球海洋环流模式,大气和海冰分量模式则为美国国家大气研究中心（NCAR）的大气环流模式CAM2和海冰模式CSIM4. 耦合模式完整地考虑了海气界面上的动量、热量和淡水通量交换,尽管在模式中没有使用任何形式的人为的通量调整或者通量距平方案,模式还是比较合理地模拟出基本的气候形态. 通过对该耦合模式长期积分结果的进一步分析发现,模式能够比较好地模拟出厄尔尼诺－南方涛动（ENSO）以及印度洋偶极子事件的基本特征;与FGCM系列耦合模式的最初版本FGCM-0相比,FGCM-1.0模拟的北赤道逆流（NECC）和ENSO循环更加真实.     

基于CryoSat-2卫星测高数据的北极海冰厚度变化研究

北极海冰是地球气候系统的重要因子,获取精确的海冰厚度及其变化信息对于开展北极和全球变化研究等有着重要的意义.卫星测高是获取连续、大范围海冰厚度的主要方法之一.冰间水道识别是卫星测高方法估算海冰厚度的关键之一.基于CryoSat-2数据,利用遥感影像对两种主要的冰间水道识别方法进行了对比,发现波形特征法能够更好地识别冰间...     

中国古生代腕足和珊瑚的硼同位素特征

报道了我国云贵高原,古生代腕足和珊瑚的硼同位素组成,可用来重建古海洋pH及硼同位素组成.所有腕足和珊瑚样品均利用阴极发光、微量元素B,Fe,Mn,Sr及扫描电镜等方法和手段进行了严格的筛选,以避免样品发生成岩蚀变及后沉积重结晶等地质作用.志留纪、泥盆纪、石炭纪和三叠纪腕足样品的硼同位素组成分别为：8.9‰~14.0‰,8.8‰~13.8‰,10.3‰~16.3‰和6.7‰~12.4‰.志留纪、泥盆纪和二叠纪珊瑚样品的硼同位素组成分别为9.1‰~12.2‰,6.1‰~13.8‰和9.2‰~16.1‰.古生代珊瑚和腕足的硼同位素组成和现代生物碳酸盐相比,都明显偏低,这意味着古生代海水的硼同位素组成比现代海水的硼同位素组成偏低至少达10‰.这和先前文献报道的古生代硼同位素组成相一致.另外,古生代珊瑚和腕足和现代生物碳酸盐相比,其硼同位素组成具有相似的下降趋势,但古生代珊瑚和腕足的硼同位素组成不完全相同.也许这种古生代较低的硼同位素组成和当时大量的径流输入的陆源性硼有关.     

柴达木盆地卤水型Li、Rb关键金属矿产元素分布特征及富集机制

针对柴达木盆地卤水型锂(Li)和铷(Rb)关键金属矿产资源分布规律不清、富集机制不明的问题,全面调查了盆地第三系古卤水和第四纪现代盐湖卤水中的Li、Rb资源分布规律.研究显示,大风山、南翼山、油泉子、尖顶山、碱石山含油背斜构造古卤水Li、Rb资源禀赋较好,Li平均含量达81.1~128.9mg L^?1,Rb平均含量达4.5~29.2mg L^?1,均具有很好的开发利用前景;柴达木盆地东台、西台、一里坪盐湖及涩聂湖中,除已知的较好Li资源禀赋外,Rb含量最高可达12.5mg L^?1,亟需关注Rb资源的开发利用.基于水体氢、氧和硼同位素特征进一步查明了卤水Li和Rb资源的富集机制,第三系古卤水δD、δ¹⁸O平均值为?40.7‰和2.84‰,多数富Li、Rb古卤水的δD、δ¹⁸O与岩浆水接近;低于河水而与地热流体接近的δ¹¹B值说明,除蒸发作用和水-岩反应外,深部岩浆热液流体的补给才是古卤水矿种元素超常富集的关键机制.而现代盐湖卤水Li、Rb资源的超常富集与火山地热水的补给密切相关,盆地西部盐湖晶间卤水相对高的Li、Rb含量和垂向上随深度增加而Li、Rb含量有所增加的规律,则是由局部古卤水沿断裂带上涌补给造成.     

南极普里兹湾海水中冰川融化水和海冰融化水的含量

根据中国第13, 14次南极科学考察普里兹湾的实测的dD及盐度, 运用质量平衡方程, 计算得第13次南极考察航次(1996年夏季)普里兹湾海水中冰川(雪)融化水的比例为0%~3.82%, 海冰融化水的比例为-3.19%~4.78%. 在第14次南极考察航次(1997年夏季)中, 冰川(雪)融化水和海冰融化水的比例分别为1.53%~3.98%和-3.80%~4.52%. 冰川(雪)融化水和海冰融化水的水平分布均凸现绕极深层水的涌升, 而不同深度处的水团图像存在显著的偏转, 这一现象可用Ekman深海漂流理论予以圆满的解释. 普里兹湾内冰川(雪)融化水的垂直分布呈均匀分布态势, 原因可能在于冰川(雪)的消融相对于湾内水体的垂直混合是一速率缓慢的过程. 海冰融化水的比例则随深度的增加而降低, 该分布模式显然系海冰的季节性消长造成的.     

珠江三角洲地区重磁资料解释的深部断裂系统

采用中国地质大学(武汉)完成的海洋863项目"海洋深部地壳探测技术"专题"重磁地震综合反演的方法技术及软件系统"中的软件(包括10多种方法技术),对珠江三角洲地区重磁资料进行数据处理,有效成图重力71幅,航磁88幅,共129幅.     

别让“地球上最后一块净土”消失

<正>南极特殊的地理、地貌、气候等环境特征,使其具有过渡性、脆弱性和敏感性等特点。南极大陆沿海地带是南极海、陆、冰的交集带,它同时受到来自海洋、大陆冰以及人类活动的影响,其环境因子复杂多变,因而成为南极生态环境最脆弱的环节。与地球上其他地区相比,南极除了严酷的气候条件,一直以来被认为是遭受人类活动影响最少的地区。     

秋季北极海冰与欧亚冬季气温在年代际和年际尺度上的不同联系

北极海冰的急剧消融在近年来欧亚大陆频发的低温事件中扮演着关键角色.秋季北极海冰的偏少对应着冬季欧亚大陆的低温天气,然而二者的联系在年代际和年际两种时间尺度上存在显著区别.本文运用1979—2012年哈德莱中心第一套海冰覆盖率(HadISST1)、欧洲中心(ERA_Interim)的2m温度、风场、海平面气压场、高度场等资料,分别研究了年代际和年际时间尺度上前期秋季北极海冰与欧亚冬季气温的联系.结果表明,欧亚和北极地区(0°—160°E,15°N—90°N)的冬季气温具有显著的年代际和年际变化.在年代际尺度上,温度异常分布在21世纪初由北极冷-大陆暖转为北极暖-大陆冷.这一年代际转折与前期秋季整个北极地区的海冰年代际减少联系密切.秋季北极全区海冰年代际偏少对应冬季欧亚大陆中高纬地区的高压异常,有利于北大西洋的暖湿气流北上和北极的冷空气南侵,造成北极暖-大陆冷的温度分布;在年际时间尺度上,温度异常分布主要由第一模态的年际变化部分和第二模态组成,且第一模态包含的年际变率信号也存在显著的年代际变化.年际尺度上全区北极海冰对欧亚冬季气温的影响远不及位于北冰洋西南边缘的巴伦支海、喀拉海和拉普捷夫海西部(30°E—120°E,75°N—85°N)的关键区海冰影响显著.关键区内海冰的偏少会引发冬季的北大西洋涛动负位相,导致北大西洋吹往欧亚大陆的暖湿气流减弱和欧亚大陆中高纬地区的气温偏低.     

蓟县元古界碳酸盐岩的碳同位素变化

天津蓟县元古界剖面长城系碳酸盐岩的δ~(13)C值基本为负值,蓟县系大体在(0±1)‰的范围内,进入青白口系井儿峪组一般在(2±2)‰的正值.从串岭沟组到大红峪组(约1700～1600 Ma)碳酸盐岩的δ~(13)C值大约由-3‰变化到0‰,但大红峪组δ~(13)C值大幅度振荡.蓟县系地层碳同位素组成发生两次较大的变化,分别在杨庄组和雾迷山第三亚组之后.相当完整和连续的碳同位素记录反映了约 1700～800 Ma全球海水的δ~(13)C值长期变化趋势.发生在约1700～1600 Ma和<约 1300 Ma海水的δ~(13)C值升高及大幅度振荡可能是两次全球性构造事件的响应.     

鞍山-本溪地区条带状硅铁建造的硫同位素非质量分馏对太古代大气氧水平和硫循环的制约

目前人们对地球早期大气氧浓度和硫循环还存在不同的认识. 条带状硅铁建造(BIFs)是地球早期特有的沉积建造类型, 真实地记录了当时大气和海洋的状态. 测定了辽宁鞍山-本溪地区太古代(~2.7 Ga)条带状硅铁建造(BIFs)中硫化物的多硫同位素组成(δ³⁴S/δ³³S/δ³²S). △³³S = -0.89‰ ~ +1.21‰, 非质量分馏明显. 这种非零△³³S值意味着太古代硫同位素循环与现在不同, 气相光化学反应发挥了重要作用. 与火山活动关系密切的Algoma型硅铁建造具有负的△³³S值, 而远离火山活动中心的Superior型硅铁建造具有正的△³³S值. δ³⁴S的变化范围很大, -22.0‰ ~ +11.8‰, 指示当时海水硫酸盐的细菌还原活动已经存在, 海水硫酸盐的浓度至少在局部地区已达1 mmol/L. 结合在条带状硅铁建造中同时出现的赤铁矿、磁铁矿和硫同位素非质量分馏产生和保存条件, 推测太古代大气氧水平相当于现代大气氧水平的10^-2~10^-3.     

核磁共振测深方法在盐湖区卤水钾矿勘查中的应用

青海柴这木盆地盐湖区卤水钾矿资源的勘查多年来以工程钻探等勘察手段为主,采用地球物理勘查方法并不是很多,特别是应用核磁共振测深(MRS)方法勘查盐卤水钾矿尚属首次.本文通过核磁共振测深(MRS)勘查实例,简单介绍了核磁共振仪器应用原理、野外工作方法技术条件,对典型单点MRS初始振幅曲线、主要含水层综合成果图各种参数值等进行了重点论述和分析解释,最终比较直观的指明了勘查区富卤水钾矿分布范围、埋藏深度和厚度等,为卤水钾矿钻探勘查提供了物探依据.同时也阐明了该方法在盐湖区寻找卤水钾矿的独特技术优势及缺点不足.后经钻探揭露验证,综合误差控制在14.83%之内,可以说运用核磁共振测深(MRS)方法在盐湖区寻找卤水钾矿资源精确确定盐卤水范围、富卤水地层深度等具有良好应用前景,为今后在其他类似地区盐卤水勘查工作积累了经验.     

湿地:应对气候变化的关键 第23个世界湿地日中国发布白皮书

正湿地是"地球之肾""淡水之源"和"天然物种库",它是迁徙水鸟的优良停歇地,是淡水安全的生态保障地,它与森林、海洋一起并称为全球三大生态系统,有天然水库和天然物种库的美称,它在维持生态平衡、保持生物多样性和珍稀物种资源以及涵养水源、蓄洪防旱、降解污染、调节气候、补充地下水、控制土壤侵蚀、固碳减排等方面均起到重要作用。     

冰川均衡调整(GIA)模型研究进展

冰川均衡调整(GIA)是黏弹地球对末次冰期地表冰和海水负荷改变的响应,对地壳运动、海平面变化、地球重力场变化、地球旋转运动和应力状态等都有着重要的影响.介绍了目前国际上常见的几种冰川均衡调整(GIA)模型如ICE系列、Paulson07、Geruo13和IJ05系列、W12系列等,从数据来源、建模方法和应用方面对各模型进行了总结,对六种模型在南极地区的预测结果及不确定性进行了比较和分析,最后介绍了中国科学家在全球GIA研究和模型精化方面的重要进展和突出贡献.结果显示GIA模型之间的差别主要来自冰模型,三种冰模型较新的GIA模型ICE-6G_C(VM5a)、IJ05_R2和W12a在抬升峰值分布和东南极沿海大于内陆的量级分布上具有较好的一致性,但在平均量级上和下沉区域分布上仍存在较大的不确定性.随着数据源的扩展和建模方法的不断改进,未来的GIA模型将以更小更真实的不确定性用于地球科学相关领域.