极光粒子沉降研究:谱形式及其在极区大气中的传输

分析了近年来南极地区极光沉降粒子的卫星、火箭、地面观测和研究结果,分别给出了极光椭圆区、极盖区、南大西洋异常区和极尖／极隙区粒子沉降的形式来源和特点。并根据磁尾研究的新进展,提出极光粒子沉降谱存在另外两种形式谱：（１）κ分布谱;（２）κ分布加上一个或多个脉冲谱,这两种谱来源于磁尾中性片区（绝热区非绝热区）。南极不同的区域,极光粒子有不同的沉降特点。这些沉降对极区电离层产生极大的影响。根据带电粒子在磁化大气中运动的Ｆｏｋｋｅｒ Ｐｌａｎｋ 方程,利用带电粒子在大气中传输的电离理论,导出极光粒子谱在极区大气中传播的解析表达式,对各种极光粒子谱在极区中的演化规律加以分析,并以此来解释在南极地区探测到的不同高度的极光电子谱的演化     

南极格罗夫山陨石的研究与展望

本文综述了我国第 1 5次 ( 1 998/ 1 999)、1 6次 ( 1 999/ 2 0 0 0 )南极科学考察队在东南极格罗夫山冰区回收的 32块陨石的岩石矿物学特征及其分类。这些陨石包括 :2 3块平衡型普通球粒陨石、6块非平衡型普通球粒陨石、1块二辉橄榄岩质火星陨石、1块钙长辉长无球粒陨石、1块未分群的铁陨石。文中还对南极格罗山冰区的陨石富集机制、GRV 980 0 4 (H5 )球粒陨石异常低的宇宙射线暴露年龄、火星陨石的溅射年龄等进行了初步的讨论 ,并对今后格罗夫山陨石的研究提出一些初步想法。     

南极海豹类生态学

描述了南极海豹的种类组成、资源量和种类状况等一般性生态学问题,着重讲述了这些海豹在研究全球变化中所起的作用等科学前沿问题;同时,就海豹研究在各国际组织中的地位阐述了意见。     

南极洲伊丽莎白公主地区主要离子沉积方式及nssSO_4~(2-)气候效应研究

通过对１９９６／１９９７年中国首次南极内陆冰盖考察获得的南极洲伊丽莎白公主地区５０ｍ 雪芯样品主要阴、阳离子浓度、通量和积累率关系的研究,揭示以下规律：１）南极洲伊丽莎白公主地区大气中各主要离子浓度足够大,足以使本地区冰雪中主要离子浓度不随积累率的变化而变化,即离子浓度不受积累率的影响。２）各主要离子干、湿沉积所占比重的计算结果表明,本地区离子沉积方式以湿沉积为主。另外,ｎｓｓＳＯ２－４ 的研究结果表明火山爆发的中、短期气候效应在伊丽莎白公主地区反应不明显。     

南极GRV 090196普通球粒陨石熔壳特征及其成因探讨

熔壳是陨石在穿过大气层时因摩擦发热熔融所形成的表层皮壳。由于进入速度差异和大气层的结构变化,陨石可能产生不同的熔壳结构特征和类型,因此,熔壳的研究对探索陨石穿过大气层过程和反映当时的大气层结构具有一定意义。因为南极特殊的地理气候条件,很多南极陨石样品保存了原始或完整的熔壳结构,因此,南极陨石是研究熔壳的理想对象。GRV 090196是H5型普通球粒陨石,具有完整的熔壳结构,而且存在定向飞行的特征,前后存在结构不同和厚薄不一的熔壳,即四层结构的Ⅰ号熔壳(1.3mm厚)和二层结构的Ⅱ号熔壳(0.4 mm厚),是一块研究熔壳形成过程的理想样品。本文对GRV 090196的熔壳开展了系统的岩石学和矿物学研究,对熔壳成因进行了讨论。Ⅰ号熔壳由外向里分为四个不同结构层。第一和第二层主要由辉石质玻璃质组成,可见橄榄石斑晶,说明发生了完全熔融和重结晶。这两层熔壳橄榄石斑晶的形态与成分有明显的差别,表明它们为二次熔融体的冷凝形成。第三层熔壳发生部分熔融,大部分矿物颗粒发生圆化,其中含有少量气泡。第四层熔壳产生热变质,单偏光下不透明,反光下发黑,这可能是高温还原的暗化现象,该层岩石结构特征与陨石内部相似。Ⅱ号熔壳由外向里分为三层,第一层硅酸盐颗粒发生过部分熔融且可见大量金属颗粒,第二、三层特征与Ⅰ号熔壳三、四层基本相同。通过对比研究,我们认为熔壳可以由陨石熔融物堆积作用产生并且可以利用其判断陨石降落的方向性。Ⅰ号熔壳存在两层玻璃质层且橄榄石斑晶发生了重结晶,判断在陨石降落过程中,陨石头部因摩擦发热而产生的熔融物质受到气流驱动而在陨石定向飞行的尾部产生堆积,二次熔体的形成可能反映了该陨石运行时穿过两层密度相对大的大气结构层,而Ⅱ号熔壳位于陨石的前侧部,熔化物质仅有少量保留,形成了很薄的玻璃质熔壳。     

太阳活动11年周期与南极海冰的可能联系

本文利用1979—2018年NCEP-DOE再分析资料、Hadley中心提供的全球海冰密集度格点资料以及反映太阳活动11年周期变化的太阳黑子数资料,研究了太阳活动与南极海冰变化的可能联系和其中涉及的物理过程。结果表明,太阳活动偏强年,南极半岛-威德尔海海冰密集度增加,罗斯海外围海冰密集度减少,反之亦然。通过定义一个反映上述变化的南极海冰偶极子指数,我们发现其与南极涛动(Antarctic Oscillation,AAO)的变化具有显著的负相关关系,与AAO密切相联系的绕极急流的非对称性结构在这一过程中起到了关键作用。当AAO强度较强时,西风急流在南极半岛-威德尔海一带向南偏转,在罗斯海附近向北偏转,引起暖空气易于进入南极半岛-威德尔海,而更多的冷空气进入罗斯海外围,从而造成海冰分布的偶极子结构。而当AAO为负位相时,情况与上述相反。对流层AAO模态对太阳活动的响应,可能在太阳活动与南极海冰两者的联系中起到了桥梁作用。进一步的研究揭示出太阳活动影响AAO的信号很可能源于平流层温度的响应,再通过对流层的平均经圈环流的调整,大气质量得以重新分布,在太阳活动偏强年,对流层低层易于出现负的AAO型响应。     

100块南极格罗夫山陨石的化学-岩石类型

本文报道100块南极格罗夫山陨石的岩矿特征,以及它们的化学群和岩石类型。分类结果共发现4块特殊类型陨石,包括1块CM2型碳质球粒陨石(GRV050179),1块钙长辉长无球粒陨石(GRV051523),1块橄辉无球粒陨石(GRV 052382)和1块中铁陨石(GRV 050212)。GRV050179大部分球粒直径小于300μm,基质/球粒体积百分比为6∶1,且具有强烈的水蚀变特征,形成大量层状硅酸盐和PCP(Poor Characterized Phases)集合体。GRV 052382的橄榄石具有还原边,内部重结晶。橄榄石和辉石之间的富碳填隙物含有金刚石。GRV 050212的金属含量为12.3 vol%,其中的低钙辉石FeO/MnO质量百分比为30.0,而GRV 051523中辉石的FeO/MnO质量百分比为28.7-30.9,两者均与HED(Howardites-Eucrites-Diogenites)族陨石一致。普通球粒陨石有93块,其中5块属于非平衡型普通球粒陨石。依据橄榄石Fa的相对标准偏差(PMD)可以进一步划分这些非平衡型普通球粒陨石的亚型[1],其结果为:GRV 050165和GRV053167为3.5型,GRV050189、GRV050200和GRV050404为3.4型。88块平衡型普通球粒陨石包括低铁群(L)54块,高铁群(H)34块,与南极横贯山脉的陨石相比,L群所占比例明显偏高,且缺失LL群。另有3块小样品主要由金属和少量硅酸盐组成,其铁纹石的钴含量和橄榄石的Fa值分别落在H和L群范围。虽然这3块样品的金属含量类似铁陨石,但实际上很可能是普通球粒陨石中脱落的较大的金属团块。93块普通球粒陨石中有22块样品很新鲜(W1),金属和硫化物几乎很少遭受氧化,61块样品的金属和硫化物遭受明显氧化(W2),仅10块样品的金属和硫化物被强烈氧化(W3)。     

南极长城站海雾特征分析

本文根据对海雾气象要素场、大气层结和天气形势的分析及其持续时间和季节、年际变化的统计分析,结合个例,讨论了南极长城站海雾的特征和形成机制。认为长城站海雾大多为平流冷却雾,高频率的偏北风和南大洋极锋附近显著的经向海温梯度是长城站多海雾的根本原因;夏半年海雾要多于冬半年,海雾的年际分布差异明显;海雾可出现于0-17m/s的各级风力中,3-11m/s偏北风最有利于海雾的维持;气温为-2-4℃、气-海温差为0-2℃时最易出现海雾;海雾的发生一般伴有稳定的大气层结;"东高西低"是长城站海雾的主要天气形势;海雾的持续时间取决于高压在南极半岛维持时间的长短,平均有10个小时。     

南极普里兹湾海域铀系同位素的分布

本文报道了南极普里兹湾海域U、2 2 6Ra、2 1 0 Pb、2 1 0 Po的分布以及2 34U/2 38U和2 1 0 Po/2 1 0 Pb放射性比值。研究结果表明 ,该海域表层水中的铀同位素分布基本均匀 ,铀含量范围为1 3 2 8- 1 4 2 0 μmol·m- 3,平均值为 ( 1 3.82± 0 .2 9) μmol·m- 3,2 34U/2 38U平均放射性比值为1 1 4± 0 0 3。铀含量与盐度之间存在良好的相关性 ,其相关系数达 0 895。该海域溶解态2 2 6Ra比活度范围为 1 37- 1 78Bq·m- 3,平均值为 1 5 5Bq·m- 3;颗粒态 2 2 6Ra比活度范围为0 0 0 6- 0 0 35Bq·m- 3,平均值为 0 0 1 5Bq·m- 3;2 1 0 Po比活度 0 80- 1 5 2Bq·m- 3,平均 1 1 4Bq·m- 3;2 1 0 Pb比活度 1 34- 2 1 5Bq·m- 3,平均 1 66Bq·m- 3;2 1 0 Po/2 1 0 Pb的放射性比值0 5 5- 0 84,平均 0 69。并对2 1 0 Po和2 1 0 Pb的不平衡作了讨论。还研究了 1个站位溶解态和颗粒态2 2 6Ra、2 1 0 Pb的深度分布及2 1 0 Pb在两相中的分配     

南极冰盖SO_4~(2-)浓度记录研究进展

本文综述了南极冰盖雪冰中SO2 -4 的来源、SO2 -4 浓度记录的时空分布特征 ,特别对nss SO2 -4 记录的火山活动事件进行了概括与总结 ,反映了近年来南极雪冰中SO2 -4 记录的最新研究进展。南极冰盖雪冰中SO2 -4 来源的综述表明南极地区雪冰中的SO2 -4 主要来源于海盐、海洋生物和火山喷发三种。很多研究表明 ,用南极冰芯中记录的nssSO2 -4 可以恢复火山活动的历史 ,虽然对同一次火山活动 ,在取自南极不同地区的冰芯中 ,其浓度和沉积通量大不一样 ,然而 ,各次火山活动引起的硫酸根离子的沉积通量相对于Tambora火山的沉积通量的百分比在不同冰芯中却经常具有可比性 ,这使得利用冰芯中nssSO2 -4 的沉积通量推算历史时期火山喷发的强度成为可能