南极冰盖物质平衡变化的卫星遥感监测现状与发展趋势

南极冰盖物质平衡对全球海平面变化影响巨大,提高南极冰盖物质平衡估算精度对实现全球海平面变化趋势准确预测至关重要.卫星遥感技术的发展,特别是极地卫星对南极冰盖系统监测能力的提升,有助于认识、保护和利用南极,解决极地科学国际前沿难题.揭示南极冰盖对全球气候环境的响应及其反馈机制,对深化人类对南极的科学认知也具有重要意义.本文首先系统总结了用于南极冰盖监测卫星的发展现状及现有的卫星遥感数据产品序列,然后讨论了运用遥感卫星监测南极物质平衡的主要方法和研究进展,并对南极卫星遥感技术的最新进展进行了分析.最后在我国极地遥感卫星发展方面提出了建议,旨在进一步提升我国对极地冰盖变化和全球海平面上升的长期观测及预测能力,为相关应对策略的制定提供有力的科学支撑.     

格陵兰地区GLASS反照率产品质量评价及反照率变化趋势分析

冰雪反照率是影响和评估全球气候变化的重要因子。北极格陵兰岛拥有世界第二大冰盖,定量获取该地区反照率是研究北半球能量收支变化的关键。全球陆表卫星(global land surface satellite,GLASS)产品系统生产的反照率产品是目前国际上时间序列最长（1981—2017年）的全球反照率产品。利用格陵兰气候观测网络(Greenland climate network, GC-Net)与格陵兰冰架监测计划(programme for monitoring of the Greenland ice sheet, PROMICE)网络观测的反照率数据,评估了格陵兰地区GLASS地表反照率产品的精度;并基于2000—2017年的GLASS地表反照率产品,分析了格陵兰地区7月份反照率的年际变化趋势与空间分布特征。结果表明：GLASS与GC-Net反照率的均方根误差(root mean squared error, RMSE)为0.077 8(决定系数R2=0.490 7),与PROMICE反照率差异的RMSE为0.078 6(R2=0.899 9),GLASS产品的反照率数值呈现一定...     

研究发现海洋暖流是南极冰雪融化的主要原因

欧盟研发框架计划资助,由荷兰、英国和美国科学家组成的研究团队,利用美国宇航局（NASA）ICESat南极观测卫星提供的数据,通过计算机模拟系统的研究分析,得出3点主要结论：（1）海洋暖流的接触是造成南极冰盖和南极冰架（Ice Shelves）下部融化的主要原因;（2）暖热大气是造成南极表面冰雪融化的主要原因;（3）海洋暖流融化大大高于暖热空气融化,因此是南极冰雪融化的最主要原因。     

南极地区气候系统变化: 过去、现在和将来

南极科学委员会（SCAR）下属的"南极与全球气候系统（AGCS）计划"专家委员会发布了"南极与南大洋气候系统（SASOCS）"白皮书,重点评估了过去50 a南极地区气候系统的变化并预估了未来100 a情景。白皮书总体认为,过去50 a南极气候系统变化表现出很强的区域特征。南极半岛地区升温明显,半岛及亚南极岛屿上的冰川均处于退缩状态;南半球环状模（SAM）转为正位相,西南极上空的暖湿气团入侵加强,南极冬季对流层有升温趋势,平流层变冷,极涡消退日期推迟;东南极外围的南极底层水变淡,Weddell海区的底层水有变暖趋势。虽有上述区域变化,整个南极地区在过去50 a中近地面气温并无明显升高,降水亦无明显增加。自20世纪80年代以来海冰面积也无明显变化,只在某些扇区变化强烈。模式预估结果为：到21世纪末南极内陆地区将增暖（3.4±1.0）℃, 海冰面积将缩小约30%。现有的冰盖模式尚不足以回答未来气候变暖情景下冰盖融化与海平面变化之间的定量关系,有待更深入研究。     

2013和2012年夏季格陵兰岛冰盖表面融化对比及可能的影响机理分析

本文重点分析了2013年夏季格陵兰冰盖表面的融化特征, 并将2013年与2012年融化极值年的异常进行对比, 探讨二者之间存在的动力和热力差异及其对冰盖表面融化的影响和机制。结果表明:2013年夏季格陵兰冰盖表面最大融化范围仅为44%, 远小于2012年的97%, 持续的时间也比2012年短20天左右, 平均的融化面积和持续时间都接近气候平均态。2013年夏季大气环流异常与2012年近乎完全相反, 格陵兰及附近海域为低压异常, 500 hPa位势高度场为负异常, 大气环流和2012年相比更具有纬向型。格陵兰岛的北部和南部出现气旋异常, 有利于输送北极的冷空气到格陵兰岛, 不仅降低了夏季格陵兰冰盖表面的平均温度, 而且也减少了格陵兰高温事件发生的频率。同时, 2013年夏季格陵兰表面向下的辐射通量异常分布大体上呈西南—东北走向, 不同于 2012年的南北分布。尽管从分布上看, 总的向下辐射通量以正的短波分量为主, 但是长短波分量相互抵消使得 2013年夏季总的向下辐射通量接近气候平均态, 这使得辐射对冰盖表面温度的影响不明显。大气环流的动力和表面辐射收支的热力共同作用导致2013年夏季格陵兰冰盖表面融化经历了相对缓和的一年。     

末次冰期冰盛期

末次冰期冰盛期(LGM)是十分关键的气候时期,这是距我们最近的极寒冷时期,那时北美北部为一巨大冰盖,包括3部分:一个在北美北部的东南,是北美冰盖的主体,称为劳仑泰冰盖;一个在北美北部的西南方太平洋沿岸,范围较小,称为考尔的勒冰盖;另一个在北美东北部靠近北冰洋,称为因纽特冰盖,范围最小。LGM时全球陆地约有24%被冰覆盖,     

华南奥陶纪末生物大灭绝的肇端标志——腕足动物稀少贝组合(Manosia Assemblage)及其穿时分布

奥陶纪末生物大灭绝与冈瓦纳大陆冰盖的形成与消融密切关联的认识已被广泛接受;同时,赫南特贝腕足动物群(Hirnantia Fauna)常被视作这次大灭绝的肇端标志。本文通过对扬子区-全球环境巨变的一个缩影-相关层段的腕足类的研究,改变了后一认识。上扬子区五峰组(笔石页岩相)与观音桥层(介壳相)之间,以及下扬子区新开岭层之中的"混合相地层"(既产笔石,又产介壳相生物),代表奥陶纪最晚期沉积-生物-环境发生重大变化的过渡阶段,记录了南方大陆冰盖的形成对华南各地影响的开始;只因厚度小、研究少,该段地层及其所含化石群长期未被重视。根据半个世纪积累的材料,本文系统记述了该混合相地层的优势化石腕足类稀少贝(Manosia);根据保存腕螺构造的珍贵标本,证实它是无洞贝目的成员,暂归于无洞贝科;通过识别稀少贝组合(Manosia Assemblage)的基本特征和时空分布,探讨它的群落生态、环境及其标志意义。奥陶纪末的华南板块处于一个相对孤立的古地理位置,且稀少贝幼虫的漂浮能力不强,故未能"飘洋过海"离开华南板块一步;尽管如此,东西向从滇东北到苏南,南北向从陕南到黔北,它成为一个机遇泛滥属种,遍布于整个扬子海域,栖居于深水、低能、贫氧的底域(BA4-5)。稀少贝组合的地层历程从上奥陶统凯迪阶顶部(Diceratograptus mirus亚带)到赫南特阶下部(Normalograptus extraordinarius带中下部);其短暂的历程反映全球气候和海洋环境扰动对扬子海域不同地区造成的影响之开始。这里有一个"先浅水、后深水"的穿时过程:①在上扬子区浅水海域,它仅限于凯迪末期,几乎同时迁移到较深水域并延续到赫南特初期;②侵入到下扬子深水海域则是到赫南特早期并在中期灭绝。因此,华南奥陶纪末大灭绝的起步标志不是赫南特贝动物群本身,而是稀少贝组合的出现;大灭绝的肇端并非始于赫南特初期,而是凯迪末期。同时可能也指示大陆冰盖的形成对世界其他板块不同水深海域的影响也不是等时的。赫南特早中期扬子海域生物群分布状况演变得非常复杂。奥陶纪末生物大灭绝与全球气候和海洋环境的剧变相伴发生,是显生宙唯一一次与冰川活动有密切关联的特大事件。     

东南极冰盖上新世大规模退缩事件

笔者近年对东南极内陆格罗夫山(Grove Mountains)开展了上新世以来冰盖表面波动的综合研究,运用冰川地质、地貌、土壤、沉积岩、孢粉组合及宇宙核素等各种方法手段,提出东南极大冰盖形成以后并非稳定演化至今,而在上新世早期时发生过大规模退缩,其前缘至少曾经退缩到格罗夫山地区,距现今冰盖边缘约400 km。之后,冰盖又迅速膨胀,到距今2.3 Ma时,冰面至少超过现今高度约400 m。以后冰面缓慢平稳下降,至1.6 Ma时,东南极冰盖进入第四纪振荡期,但重新上升的冰面再也没有超过现今高度的100 m以上。东南极冰盖大规模消融事件在全球尺度上也有所响应,例如北半球大冰盖形成,青藏高原整体剧烈隆升,塔里木盆地黄土出现等。这类行星尺度的气候变化可能与直布罗陀海峡关闭与地中海盐化事件,巴拿马地峡关闭等大地构造事件有关。     

最新研究发现古冰川融化过程与目前格陵兰冰盖的融化过程相似

几千年前＂海因里克现象＂的发生导致大量的冰山沉积物进入北部大西洋,相关分析证明地下水温度轻微的增高就能引起冰川架的急剧坍塌。该研究结果发表于2011年8月1日的《美国科学院院刊》,该研究报告提供的历史依据证实地下水温度升高3～4℃就足够引起目前加拿大地区的冰原进行阶段性或突发性坍塌。研究者认为此项研究工作十分重要,因为...     

南极冰盖NO－3浓度记录研究进展

综述了近年来南极冰盖雪冰中NO－ 3浓度的影响因素、NO－ 3的来源、沉积后变化及其浓度的时空变化特征的最新研究进展。尽管质子事件、超新星活动、陨石事件、火山喷发和核试验等各种突发事件都可能对南极雪冰中NO－ 3浓度产生影响,但综述和模拟结果表明中低纬度对流层闪电和极地平流层来源可能是南极雪冰中NO－ 3浓度本底的主要来源。综合研究表明,南极冰盖雪冰中记录的NO－ 3浓度可能是其来源、传输路径、沉积过程以及沉积后变化等的综合反映。