2008年度极地大气科学考察

2008年是第4次国际极地年实施的第2年,中国气象科学研究院选派的张东启、逯昌贵、汤洁、丁明虎等10人参加了中国第24、25次南极考察队,分别在南极长城站、中山站和南极冰盖DOME—A地区考察;逯昌贵、汤洁、窦挺峰参加了中国第3次北极北冰洋考察;马永锋参加了中国黄河站北极考察。     

念青唐古拉山拉弄冰川气象要素变化特征

利用在念青唐古拉山拉弄冰川垭口架设的自动气象站观测资料,分析了2006年9月1日至2007年8月31日的气温、气压、相对湿度和风等气象要素的日和季节变化特征.结果表明:拉弄冰川垭口气温日变化呈现升温快降温慢的特点,年平均气温为-8.1℃,最冷月为2月,最暖月为7月,其温度分别为-17.6℃和0.7℃;相对湿度日变化呈单峰单谷型,年平均相对湿度为53.4%,8月最大1月最小;气压日变化呈双峰双谷型,年均气压值为497.1hPa,9月值最大2月值最小,其气压分别为501.9hPa和489.9hPa;冬春季的风速日变化比夏秋季大,年均风速为4.2m.s-1,1月最大8月最小,其风速分别为7.5m.s-1和2.5m.s-1,全年盛行以偏南风和偏北风为主,约占全年盛行风向频率的75.2%.     

基于GPS的北极冰川表面地形测量与制图

自2005年以来,我国科考队员利用双频GPS在北极黄河站附近的Austre Lovénbreen 和 Pedersenbreen两条冰川上每年一次开展高精度的冰川运动观测,获取了冰川表面监测标杆的精确位置和运动速度。2009年4月,我国考察队员在这两条冰川上开展了密集的GPS点位数据采集,藉此开展北极两条冰川的冰面地形测量。在分析单频GPS动态单点定位数据用于冰面地形测量的可行性基础上,经过平差计算获得了两条冰川的冰面地形数据,进而生成冰面DEM和等高线,制作冰面地形图。经与高精度控制点比较,冰面DEM高程的误差为0.78m,在冰川季节性高程波动和年消融的变化范围之内。由于SMART-V1型GPS设备是当前冰川研究工作中应用较多的pulseEKKO型探地雷达配套的一个重要部件,本文的结论对于同类仪器开展冰川测量工作具有参考价值,对基于高密度的GPS动态单点定位测量方法用于冰面地形测量的数据处理具有指导意义。     

国际极地年南极大气科学考察

2007年大气科学考察是"2007～2008国际极地年"(IPY)中国行动计划和中国第24次南极考察的重要内容.我院与国家海洋局极地办公室和中国极地研究中心合作,选派汤洁、逯昌贵等赴南极长城站和中山站进行度夏和越冬考察,开展了大气成分本底、臭氧垂直廓线探测、大气边界层和气象观测等科考项目.主要观测项目有:     

1998年夏季青藏高原辐射平衡分量特征

利用1998年夏季第二次青藏高原气象科学试验(TIPEX)获得的改则、当雄和昌都三个热源观测站的数据和相关资料,统计和分析了高原夏季辐射平衡分量和热源强度的变化特征.结果表明高原地面总辐射平均强度以西部最强,中部次之,东部最小.6月中旬后随着雨季到来,地表反射率均有所降低,中部和东部的辐射强度明显减弱,西部雨季降水和云量都比较少,辐射强度变化不明显.高原中部和东部的净辐射在6月中旬有明显的突变现象,西部突变期出现在7月上旬,以中部的辐射加热强度最大,东部次之,西部最小.湿期随着地面长波辐射的减少,热源强度明显增大.     

OBSERVATIONAL STUDY OF MERIDIONAL VARIATION OF UV-B RADIATION DURING VOYAGES TO THE ARCTIC AND ANTARCTIC REGIONS

Based on 1999-2000 observations made by the first Arctic and sixteenth Antactic scientificvoyages,a study is undertaken about the meridional surface UV-B (B band ultraviolet rays)variations in 75°N-70°S.It is mitigated as a function of latitudes and marked by lower radiationaveraged over the Northern Hemisphere (NH) than over the Southern Hemisphere (SH),with itsdaily course basically similar to that of total radiation.Around polar summer noon hours (localtime) and where ice albedo is maximum,the strongest UV-B irradiance on the surfaceperpendicular to sun's beams as found at equatorial latitudes is measured sometimes.In the areasnear Zhongshan Station the increase of surface UV-B radiation shows a close relation to thedecrease of ozone in the higher atmosphere but it has a less intimate relation with its concentrationat ground.     

近20年来中国极地大气科学研究进展

南极、北极和青藏高原是地球上的 3大气候敏感地区 ,是多个国际计划研究全球变化的关键地区。中国的南极和北极实地考察研究 ,分别始于 2 0世纪 80和 90年代 ,起步较晚 ,但近 2 0余年来有较大的进展。极地大气科学考察与研究是极地科学研究的重要组成部分。讫今为止 ,中国已组织了 2 0次南极考察和 3次北极考察 ,建立了中国南极长城站、中山站和北极黄河站等 3个常年科学考察站 ;进行了常规地面气象、Brewer大气臭氧、近地面物理、高层大气物理、冰雪和大气化学等观测 ,获得了较为系统的极地大气科学第一手资料 ;开展了有关极地与全球变化的研究 ,取得了新的进展。南极地区大气温度、臭氧和海冰的气候变化在时间和空间上都是多样的。南极地区的增暖主要发生在南极半岛地区 ,在南极大陆主体并不明显 ,近 10余年来还有降温趋势。中国南极长城站和中山站的观测资料也证实了这一点。此外 ,还揭示了南极半岛西侧和罗斯海外围的海冰变化具有“翘翘板”特征 ,由此定义的南极涛动指数可用来讨论南极海冰状况和海冰关键区的活动 ;用实地考察资料研究了极地不同下垫面的近地面物理和海 -冰 -气相互作用特征 ,给出了边界层特征参数 ;讨论了极地天气气候和大气环境特征及其对东亚大气环流和中国天气气候的影响 ;利用     

黄土高原西部石笋记录的H2事件特征

青藏高原与黄土高原过渡带的甘肃武都万象洞位于现代夏季风的边缘区, 对气候变化极为敏感.通过洞内一支石笋WX40D的6个高精度TIMS-U系定年数据和616个样品的氧同位素测定, 建立了28.3~23.0 ka B.P., 分辨率约为10年的亚洲季风气候变化序列. 石笋δ18O记录揭示Marine Isotope Stage 2 (MIS2)早期东亚季风气候具有10~100 a尺度高频震荡特征, 从中识别出北大西洋Heinrich 2 (H2)特强冷事件, 且记录显示该事件开始于24.6 ka B.P., 呈突发式降温之后持续跌宕式降温变化. 对比研究发现, 万象洞石笋δ18O记录H2事件与葫芦洞、天鹅洞的石笋记录有差别, 但是与湖南金滩湾洞穴石笋δ18O记录、33°N太阳辐射强度以及极地GRIP冰心记录变化趋势一致, 表明季风边缘区气候变化主要受北半球中纬度太阳辐射能背景、北大西洋冰漂碎屑带的扩张以及低纬太平洋海表温度变化等因素的控制, 同时万象洞特殊的地理位置使得区域气候更易受到与极地气候有密切联系的亚洲冬季风和西风环流变化的影响.      

北冰洋浮冰站大气边界层结构的观测研究

利用2003年8月23日-9月3日我国第二次北极科学考察队在北冰洋浮冰站探测的50次大气廓线及相关资料,对北冰洋的大气边界层垂直结构进行了研究。结果显示,观测期间北冰洋(78°N附近,143°-148°W)浮冰区白天的对流边界层高度大于夜间的稳定边界层高度。大气边界层可分为稳定型、不稳定型和多层结构等几种类型。个例分析表明来自高空较强的暖湿气流与冰面近地层冷空气强烈相互作用,会形成强风切变和逆温、逆湿过程,有时100m高度内的风切变达10m/s,逆温达8℃。此种过程会导致北冰洋高纬度地区的大块海冰破裂,形成新的无冰海域,加强了海/冰/气的相互作用。该观测事实将有助于进一步提高对北冰洋高纬度边界层特征及其影响的认识。     

北冰洋浮冰区近冰层湍流通量计算方法比较

利用2003年中国第二次北极科学考察获得的北冰洋浮冰区近冰层气象要素梯度观测资料,应用空气动力学的廓线法和总体输送法以及不同的普适函数,计算分析了2003年8月23日至9月4日浮冰区近冰层的摩擦速度、感热通量和潜热通量.结果表明:Holtslag普适函数的计算结果明显优于其它普适函数,总体输送法计算的不同层次湍流通量比廓线法更能够满足近冰层的常值通量层的假设,其结果可望为进一步优化北冰洋浮冰区边界层参数化方案和提高计算精度提供重要依据.