南极威德尔海周边雪冰和大气气溶胶中的MSA,nssSO_4~(2-)浓度及其比率研究

分析了威德尔海周边雪冰和大气中ＭＳＡ和ｎｓｓＳＯ２－４浓度资料。结果表明,威德尔海是造成这一地区大气中高含量生物硫化物的“源”,其周边岛屿及冰架表层雪冰记载和反映了大气中生物硫化物的空间分布和季节变化特点。源区产出硫化物的强度存在显著差异：靠近南极半岛一侧高于靠近Ｆｉｌｃｈｎｅｒ－Ｒｏｎｎｅ冰架一侧。尽管诸多因素对输运和沉降过程发生影响,表层积雪ＭＳＡ和ｎｓＳＯ２－４浓度仍呈现出很有规律性的空间分布：随沉降地点离海距离和海拔高度的增加,浓度值递减;但在一定海拔之下,“高程效应”不显著。冰芯中ＭＳＡ浓度垂向分布显示出季节分配“滞后”现象,在表层表现为受天气条件制约的输运过程造成的相位差,在深层则归因于有待验证的“迁移”机制作用的结果。大气和雪冰样品对比研究结果表明,在类似威德尔海这样的高纬地区,大气中的ＳＯ２－４和ＭＳＡ“信号”在雪冰样品中会遭到不同程度的减弱。但就空间变化趋势和季节分布而言,表层雪冰仍是大气中组分（在本文是ＳＯ２－４和ＭＳＡ）的良好载体。十分接近的大气和雪冰ＭＳＡ对ｎｓｓＳＯ２－４（或ＳＯ２－４）比率证实,这两种大气组分在由大气洗净和沉降到冰雪过程中只发生微弱的分离作用。这也就是大气和雪冰中     

塔克拉玛干沙漠腹地大气气溶胶散射特征研究

利用沙漠腹地塔中气象站积分浊度计的2004年观测资料,结合同期PM10质量浓度、能见度和常规气象资料,分析了塔克拉玛干沙漠腹地气溶胶散射系数的变化特征,以及气溶胶散射系数与PM10质量浓度、能见度的关系。研究表明,2004年塔中气溶胶散射系数、PM10质量浓度、能见度日平均值分别为124.74±187.30 Mm-1,538.9±841.7 μg·m-3,12 748±7 274 m。塔中气溶胶散射系数小时平均值出现频率最高的区间主要在100 Mm-1以下,中午气溶胶散射系数小,早晚气溶胶散射系数大;冬春两季的凌晨空气中含有较多的粒子,气溶胶散射系数较大;气溶胶散射系数小时平均值与PM10质量浓度变化规律基本一致,2004年1—6月的气溶胶质量散射系数平均值为0.37 m2·g-1;散射系数与能见度日平均值非线性相关较好,两者呈负幂函数关系。     

南疆盆地沙尘气溶胶光学特性及我国沙尘天气强度划分标准的研究

依据气溶胶光学厚度测量原理,利用布设于塔里木盆地腹地塔中和盆地西南边缘和田气象站的2部CE318自动跟踪太阳光度计于2002年6月至2003年11月期间的探测结果,结合地面气象实测资料,分析了南疆盆地大气气溶胶的光学特性。同时结合我国已有的沙尘气溶胶光学特性的研究成果,初步提出了依据气溶胶光学厚度判断沙尘天气强度的标准。结果表明:塔中、和田气溶胶光学厚度随波长的增大多呈现减小趋势,塔中个别季节有些例外;2站气溶胶光学厚度的日变化基本保持对称的抛物线形,在春、夏季尤为明显;Angstrom浑浊度系数β的拟合曲线显示β随能见度增大而减小,波长指数α随能见度的变化趋势说明弱沙尘天气下,大气中主要弥漫着小粒径的气溶胶颗粒,而强沙尘天气则以大粒径为主;沙尘气溶胶光学厚度随晴空、浮尘、扬沙、沙尘暴依次增加;沙尘天气发生时,气溶胶光学厚度的临界值基本为晴空值的两倍,沙漠地区气溶胶光学厚度≥1.1206,北京≥0.3174。而发生沙尘暴的阈值则有很大不同,沙漠区气溶胶光学厚度至少 > 3.0,北京由于大气污染等因素,其判断沙尘暴发生的阈值为1.9982。另外笔者认为AOD与水平能见度之比值能够较全面地考虑水平和垂直两个方向的要素变化,衡量沙尘天气强度更具有合理意义,值得更深一步的探讨。     

南极半岛邻近海域夏季POC分布特征及其影响因素

海水中的颗粒有机碳(POC)与生物的生命过程、初级生产力关系密切,是海洋食物链中重要的物质基础和能量来源,因此POC的分布特征可以有效反映其生物地球化学环境。利用中国第33次南极考察期间(2016年12月至2017年1月)在南极半岛邻近海域采集的海水颗粒物样品,研究POC的空间分布特征及其影响因素。结果表明,斯科舍海0—200 m的POC浓度范围为7.44—193.52μg·L~(-1),平均浓度为(48.84±35.09)μg·L~(-1);南斯科舍海岭0—200 m的POC浓度范围为9.13—62.17μg·L~(-1),平均浓度为(29.76±14.12)μg·L~(-1);鲍威尔海盆0—200 m的POC浓度范围为5.87—270.72μg·L~(-1),平均浓度为(48.57±38.92)μg·L~(-1)。表层POC高值出现在斯科舍海区和鲍威尔海盆区,而低值出现在海岭区,与叶绿素a(Chla)的变化趋势一致,与营养盐的变化趋势相反。垂向分布上,各个区域POC平均浓度随深度的增加而减少,鲍威尔海盆和斯科舍海POC最高值都出现在25 m层。分析结果表明光合浮游植物是研究海域POC的主要来源, POC的主要影响因素为温度、水团混合以及海冰环境。斯科舍海与鲍威尔海盆整体非生命POC占比高,可能是由于高磷虾生物量、海冰碎屑以及陆源输入的干扰;南斯科舍海岭整体非生命POC占比低。     

南半球环状模与南极冰芯中气候信息关联研究综述

冰芯作为气候环境信息的良好载体,在研究过去大气环流异常中具有其他气候代用指标难以比拟的优势。本文重点综述了南极冰芯气候记录与南半球环状模(SAM-Southern Annular Mode)的关联特征:SAM与冰芯记录为同期变化,冰芯中NO-3、海盐组分(以Na+为代表)和水同位素比值δ18O同SAM指数具有较好的关联性;冰芯中SO2-4和MSA同SAM存在一定的关联,但相关性不显著;西南极冰芯记录的积累率同SAM具有较强的关联。需要说明的是,冰芯中各参数与SAM的相关性存在较大的空间差异。     

美国南极科研投入的统计分析及其对我国的启示

近些年来南极科研越来越受到世界各国的重视,作为《南极条约》的发起者和南极条约体系的管理者,美国始终站在南极科学研究前沿,对维护其国际南极事务领导地位有着重要意义。1953—2016年美国国家科学基金资助了7 759个南极科研项目,通过统计分析对项目投入进行以下4个方面的分析:南极项目投入、南极科研各学科投入、科研大项目以及合作机构。研究发现:(1)1953年至今,美国国家科学基金会(NSF)对美国南极科研项目的资助力度和重视力度不断增加,促进了美国南极政策的落实和发展;(2)美国各大科学指导机构出台的前瞻性文件对引领美国南极科考发展方向起到重要作用;(3)NSF充分利用各高等院校和研究机构的资源设施,搭建科研支撑平台,与之展开长期南极科研项目合作;(4)NSF重视科研大项目的开展,这些大项目站在南极科学前沿,引领美国南极科研更好地发展;(5)NSF通过学校、社会、媒体多个渠道开展南极教育,增进群众对南极了解并培养科研人员来维护美国在南极的科考领先地位。上述研究发现为中国南极科研政策制定提供了相应的启示。     

探讨建立基于Web的中国南极环境评估系统

本文根据“马德里协议”与ATCM通过的其他相关议案对南极环境管理、监测和环境影响评估的要求,在系统研究澳大利亚南极局自2003年起运行的南极环境评估系统[1]的基础上,探讨如何建立中国南极环境评估系统(Ch inese Antarctic Environm entEvaluation System,CAEES)。该系统在设计中将结合中国南极考察活动的特点、规模、发展战略以及环境保护要求,涵盖一系列静态或动态的南极环境要素数据,同时综合相关学科专家的评估意见。该系统拟采取基于W eb的数据库技术来实现南极环境的实时动态评估以及中国南极环境状况报告(Ch inese Ant-arctic Environm ental Report,CAER)的自动生成。     

Exercise in downscaling on sea surface temperature along Chinese coast

ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＡｎｔａｒｃｔｉｃｋｒｉｌｌ(ＥｕｐｈａｕｓｉａｓｕｐｅｒｂａＤａｎａ)ｉｓａｋｅｙｏｒｇａｎｉｓｍｏｆｔｈｅＡｎｔａｒｃｔｉｃｍａｒｉｎｅｅｃｏｓｙｓｔｅｍａｎｄａｐｏｔｅｎｔｉａｌｆｉｓｈｅｒｙｒｅｓｏｕｒｃｅ.Ｉｔｈａｓｂｅｅｎｔｈｅｓｕｂｊｅｃｔｏｆｍｕｃｈｒｅｓｅａｒｃｈ.Ｄｅｓｐｉｔｅｔｈｅｌｏｎｇｈｉｓｔｏｒｙｏｆｒｅｓｅａｒｃｈｄａｔｉｎｇｂａｃｋｔｏｔｈｅ1930’ｓ,ｔｈｅｒｅａｒｅｓｔｉｌｌｑｕｅｓｔｉｏｎｓａｂｏｕｔｉｔｓｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓｔｒｕｃｔｕ…     

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。     

边界层参数化方案对暴雨数值模拟的影响

大气边界层(Atmospheric Boundary Layer,ABL)是自由大气和地球表面(陆地和海洋)的连接层,它对于降水的发生发展有重要影响。ABL高度是ABL的一个重要参数,主要应用于大气数值天气(或气候)模式中的ABL过程的参数化,获取准确的ABL高度数据对于提高数值天气预报模式、空气污染物预报模式等的预报精度具有重要作用。概述了利用常规探空资料、卫星遥感资料、气溶胶后向散射资料、全球导航卫星系统GNSS (Global Navigation Satellite System)掩星探测资料等数据估计ABL高度的主要方法及进展情况,提出在同时具有多种观测资料时如何处理ABL高度的三个基本原则,并以目前广泛应用的数值天气预报模式WRF (Weather Research and Forecasting)为例重点介绍ABL高度数据在数值天气(或气候)预报模式中的应用,对相关的发展情况进行了总结展望。