盛夏北极边缘海冰与来年冬季NAO之联系

许多研究认为,只有北大西洋涛动(NAO)是一种具有物理意义的模态,而北极涛动(AO)则是EOF分解得到的一种统计假象模态。为了从一个新的角度进一步探讨二者的差别,我们运用附条件的最大协方差分析(CMCA)统计了前期北极边缘海冰密集度(MSCI)与来年冬季NAO之间的跨季节遥相关关系,其中的ENSO信号和线性趋势已经在分析之前被去除。统计显著性结果表明:冬季负位相的NAO信号可以追溯到6个月前自盛夏开始至早冬季节北极MSCI异常的逐步演变。然而根据先前的研究,北极海冰异常仅可以超前冬季AO 大概4个月表现出显著信号。这表明盛夏北极MSCI的持续异常对来年冬季NAO的影响比对AO更强,同时也从另一个角度证实了AO与NAO确实存在差异。进一步分析还表明,前期MSCI异常的逐步演变主要与海表面热通量及气温异常有关。此外,我们还重新审视了负位相的NAO对北半球冬季气候异常的影响以及可能的物理机制。     

滨州市海域海冰的时空分布和冰级特征

文章根据2005—2017年滨州市海域冬季各类海冰监测数据资料,对冰日、冰期、冰型、冰厚、浮冰密集度和结冰范围等冰情要素进行分析,总结海冰的时空分布和冰级特征,为进一步开展相关海域的海冰灾害研究和防灾减灾工作提供必要的参考。研究表明,滨州市海域的总冰期一般为60~80d,其中严重冰期约为25d,河口和浅滩等近岸海域冰情较重;冰型、冰厚和结冰范围等在不同冰期和冰级具有不同特点,对海上设施和海上活动造成不同程度的影响。     

基于卫星观测的2003-2013年北极海冰体积变化估算

北极海冰正处于快速减退时期,北极海冰体积变化是全球气候变化的重要指示因子。本文利用两种卫星高度计数据（ICESat和CryoSat-2）反演得到的海冰厚度数据,结合星载辐射计提取的海冰密集度数据以及海冰年龄数据,估算了近期的北极海冰体积以及一年冰和多年冰体积变化。CryoSat-2观测时段（2011-2013年）与ICESat观测时段（2003-2008年）相比,北极海冰体积在秋季（10-11月）和冬季（2-3月）分别减少了1 426 km3和412 km3。其中,秋季和冬季的一年冰的体积增加了702 km3和2 975 km3。相反,多年冰分别减少了2 108 km3和3 206 km3。多年冰的大量流失是造成北极海冰净储量下降的主要原因。     

2017年夏季北极中央航道海冰观测特征及海冰密集度遥感产品评估

2017年夏季中国第八次北极科学考察期间,"雪龙"号极地考察船首次成功穿越北极中央航道,期间全程开展了海冰要素的人工观测。中央航道走航期间的平均海冰密集度和平均冰厚分别为0.64和1.5 m,海冰密集度时空变化大且以厚当年冰为主,高纬密集冰区的浮冰大小显著高于海冰边缘区。基于"雪龙"号的船基走航观测海冰密集度评估比较了国际上常用的5种常用的微波遥感反演海冰密集度产品,同走航目测海冰密集度点对点的比较,误差最大的为德国不来梅大学AMSR2基于Bootstrap算法的产品,平均误差和均方根误差分别为0.19和0.28;误差最小的为欧洲气象卫星应用组织基于AMSR2数据和OSHD和TUD两种不同算法的产品,平均误差分别为-0.02和0.01,均方根误差均为0.20。从日平均比较来看,AMSR2基于Bootstrap算法的误差最大,平均误差和均方根误差分别为0.15和0.20;AMSR2/OSI SAF（TUD）的误差最小,平均误差和均方根误差分别为0.0和0.11,OSI SAF产品更接近人工观测结果。     

长序列北极海冰覆盖数据集对比分析

国家卫星气象中心使用2011年至今的风云三号卫星数据开发了一套基于Nasa Team2（NT2）算法的北极海冰密集度数据集,并可实时业务更新。将该数据集与其他国家不同机构业务运行并实时更新多种同类型数据集进行横向对比分析,其中包括:（1）美国冰雪中心基于Nasa Team（NT）算法以及SSM/I、SSMIS数据制作的1978年至今25 km分辨率全球极区海冰覆盖数据集;（2）美国冰雪中心基于Boot Strap（BS）算法以及SSM/I、SSMIS数据制作的1978年至今25 km分辨率全球极区海冰覆盖数据集;（3）美国NOAA基于多种卫星资料、地面观测数据以及海冰模型制作的2004年至今4 km分辨率北半球海冰覆盖数据集（IMS）。对比表明,上述数据集在北极地区不同的时空范围内存在一定的偏差。以分辨率较高的IMS数据集为基准,对其他3种长序列数据集进行初步评价,总体最大偏差超过100×104 km2,其中,NT2数据集过估较明显。经过与IMS数据集多年各月监测最大值的对比订正,NT2数据集过估情况得到改善。在此基础上的分析结果表明,NT、BS、NT2等3种数据集与IMS数据集相比,过估区域主要分布在海岸线附近,夏季过估比冬季更加明显,少估区域与算法、月份相关性明显,夏季少估面积也较冬季更大。NT、BS、NT2等3种数据集之中,NT2数据集与IMS数据集偏差最小,NT数据集次之,BS数据集与IMS数据集偏差最大。结果表明使用风云三号卫星数据的北极海冰覆盖数据集精度与国外3种同类型数据集相当。     

The Use of Close Range Photogrammetry for Studying Ice Accretion on Aerofoil Sections

This paper describes the use of photogrammetry to measure and quantify ice accretion on an aerofoil section. A series of stereoscopic photographs was taken during the ice accretion on the section in an icing tunnel. From measurements made on these photographs with a Kern (Leica) DSR 14 analytical photogrammetric plotter, a series of three dimensional models of the ice surfaces was constructed. The results of the project are discussed and possible improvements in the methodology are suggested.     

达索普冰川海拔7100m处气泡封闭过程研究

通过对希夏邦马峰北坡达索普冰川气泡形成过程的研究表明,随着深度增加,粒雪中开放气孔体积逐渐减小,但粒雪层仍保持良好的气体渗透性,直到粒雪一冰转变层位开放气孔完全与大气隔离,形成彼此分离的孤立气泡．显然,冰内气泡包裹气体与同层位的冰存在年龄差,只有在气孔完全封闭后,气泡封闭的深度亦不相同,但气泡封闭处对应的密度都大致相当,为079～0．83Mg·m－3．达索普冰川粒雪层中开放气孔在40～47m深度范围内快速封闭,在45m处有50％的气泡形成计算得出气泡中气体与同层位冰的年龄差为59a,同层位气泡中的气体所代表的主体年代分配范围为11a．     

设立南极海洋保护区的法律困境与出路:兼谈中国的应对

为促进中国对南极事务的深入参与以及贯彻落实海洋强国战略,文章概述现有两大南极海洋保护区设立谈判与制度建设中的各项法律争议,分析设立南极海洋保护区的法律困境及其影响因素,并提出突破路径以及中国参与设立南极海洋保护区的对策建议。研究结果表明:法律依据的不足、科学证据的匮乏、具体规章制度的短缺以及对《南极海洋生物资源养护公约》第二条权威解释的欠缺是设立南极海洋保护区所面临的主要法律困境,而导致以上困境出现的关键因素涉及政治立场、经济利益、国际法理论和全球公海保护区实践;进一步深化国家管辖范围外区域海洋生物多样性国际协定与南极治理机制的协调适用以及全方位促进南极海洋保护区养护措施的实施和完善是突破困境的核心策略;中国作为《南极条约》协商国,应积极推动国内南极立法、加强南极海洋生态环境等领域的科学研究以及鼓励国内非政府组织加入设立南极海洋保护区的国际议程,积极参与讨论并明确表达立场与主张,进一步融入南极治理的非政府联盟,提高中国在南极海洋保护区设立中的国际话语权,更好地维护国家权益。     

Hummock corridors in the south‐central sector of the Fennoscandian ice sheet,morphometry and pattern

Subglacial conditions strongly influence the flow of ice‐sheets, in part due to the availability of melt water. Contemporary ice sheets are retreating and are affected by increased melting as climate warms. The south Swedish uplands (SSU) were deglaciated during the relatively warm Bølling‐Allerød interval, and by studying the glacial landforms there it is possible to increase the understanding of the subglacial environment during this period of warming. Across the study area, vast tracts of hummocks have long been recognized. However, recent mapping shows a pattern of elongated zones of hummocks radially oriented, hereafter referred to as ‘hummock corridors’. Morphometric parameters were measured on the hummock corridors using a 2 m horizontal resolution digital elevation model. Corridor width varies between 0.2 and 4.9 km and their length between 1.5 and 11.8 km. A majority of hummock corridors are incised in drumlinised till surfaces. The pattern of hummock corridors shows a clear relation to the overall ice‐flow. Further, hummock corridors do not follow topographic gradients, and in at least one place an esker overlies hummocks on the corridor floor. The lateral spacing of hummock corridors and corridor morphology are similar to tunnel valleys, eskers and glaciofluvial corridors reported elsewhere. Such relationships support a subglacial genesis of the corridors in the SSU by water driven by the subglacial hydraulic gradient and that hummock corridors are forms that can be identified as tunnel valleys and glaciofluvial corridors (GFC). Ages were assigned to hummock‐corridor cross‐sections from a deglacial reconstruction of the Fennoscandian Ice Sheet. By comparing the frequency of corridors per age interval with climate variations from a Greenland ice core, we hypothesize that an increase in the number of corridors is related to the Bølling‐Allerød warming, indicating a higher rate of delivery of surface melt water to the bed at this time. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于约束三维重力反演的南极大陆地壳密度结构研究

地壳密度是表征其物质组成以及结构特征的一个基本参数,是深入理解构造演化、地球动力学等问题的重要基础.本文利用最新发布的布格重力异常数据,以现有的三维S波速度模型、地表热流以及岩石学数据作为约束条件,采用引入深度加权函数的三维重力反演算法,获取了南极大陆三维精细密度结构模型.研究结果显示,南极大陆地壳尺度范围内密度异常在-0.25～0.20g·cm^-3之间.大致以南极横断山脉为界,受中生代与新生代多期拉张活动的影响,西南极上地壳密度异常以低值为主,与东南极克拉通的高密度异常呈现明显对比关系.通过对比发现,反演的密度结构与岩石圈强度信息存在较好的相关性.进一步分析西南极裂谷系统的密度结构与岩石圈强度,认为受新生代拉张活动和岩浆活动影响的局部地区除外,热沉降作用很可能使得地壳趋于冷却.此外,西南极的低密度特征延伸到南极横断山脉,结合现有的研究结果认为可能需要多种机制来解释南极横断山脉的隆升过程.