Physical properties of aerosols at Maitri,Antarctica

Measurements of the submicron aerosol size distribution made at the Indian Antarctic station, Maitri (70‡45′S, 11‡44′E) from January 10th to February 24th, 1997, are reported. Total aerosol concentrations normally range from 800 to 1200 particles cm⁻³ which are typical values for the coastal stations at Antarctica in summer. Aerosol size distributions are generally trimodal and open-ended with a peak between 75 and 133 nm and two minima at 42 and 420 nm. Size distributions remain almost similar for several hours or even days in absence of any meteorological disturbance. Total aerosol concentration increases by approximately an order of magnitude whenever a low pressure system passes over the station. Based on the evolution of aerosol size-distributions during such aerosol enhancement periods, three types of cases have been identified. The nucleation mode in all three cases has been suggested to result from the photochemical conversion of the DMS emissions transported either by the marine air or by the air from the ice-melt regions around Maitri. Subsidence of midtropospheric air during the weakening of radiative inversion is suggested as a possible source of the nucleation mode particles in the third case. Growth of the nucleation mode particles by condensation, coagulation and/or by cloud processes has been suggested to be responsible for other modes in size distributions.     

基于ICESat数据的南极冰盖DEM插值方法比较及精度分析

南极数字高程模型(DEM)是从事南极地学和环境变化研究的基础. 内插是建立数字高程模型的重要技术点, 插值方法有多种, 根据不同的适用情况, 不同的插值方法各有优劣. 利用克里格、 距离反权、 三角网剖分、 最小曲率以及移动平均5种插值方法分别建立南极冰盖小范围区域的DEM, 通过抽取部分观测数据作为验证值对各插值方法进行了比较. 结果表明: 克里格插值方法的可靠性最好, 稳定性最高. 然后, 利用克里格插值方法, 基于ICESat测高卫星的GLA12数据建立了南极冰盖的DEM. 由于南极大陆实测数据有限, 缺乏对DEM的检核. 为了分析所建DEM的可靠性, 利用中国南极内陆冰盖考察所采集的GPS实测数据, 对所建立的DEM进行了验证分析. 结果显示, DEM在坡度较缓的南极内陆冰盖区域精度较高, 符合度在3 m以内; 距离卫星轨道越近的区域精度越高, 可达到1 m 以内. 在坡度较大, 高程变化较为显著的区域如沿海地区, 精度较低, 差距最大的点超过40 m.     

高空大气涛动现象与太阳活动的联系

本文根据全球高空10 hPa位势高度距平场EOF分析得知,存在于地面层大气中的南北向涛动现象~北极高空大气涛动和南极涛动,在高空大气中更为清楚,而且这种高空南北向涛动现象是波及全球的;存在于地面层大气中著名的纬向涛动现象~南方涛动(Southern Oscillation,SO)和北方涛动(North Oscillation,NO),在高空大气中则变得不甚清楚.表征北极高空大气涛动的第一模态与表征南极涛动的第二模态的方差贡献率分别为41.47%和27.04%,二者累积方差贡献率达到68.51%,构成了平流层高空大气年代际振荡的主要形式;另外还存在两半球对称性中高纬度南极涛动模态和两半球不对称性中高纬度南极涛动模态,是高空大气中出现概率比较小的振荡形式.谱分析表明,无论北极高空大气涛动模态、南极涛动模态还是中高纬度纬向涛动模态,都存在与太阳磁场磁性指数相一致的22年准周期变化以及与太阳黑子相对数相一致的11年准周期变化;采用逐次滤波法的滤波分析和对比分析表明,高空大气涛动现象的重要影响因子乃太阳活动,其中太阳磁场的大幅度涨落及其磁性变化是主要因素,太阳黑子相对数的变化为次要因素.     

关于矿床学创新问题的探讨

2003年1月4日至2月15日期间,在5种不同情况下对南极海冰进行了调查研究。包括:(1)基于走航观测的威德尔海至普利茨湾之间海冰分布研究;(2)基于航空拍摄的普利茨湾海冰分布研究;(3)纳拉海峡固定冰和上浮雪厚度钻孔测量以及冰心钻取;(4)中山站附近融化冰的分布研究以及(5)中山站附近海冰早期冻结过程观测研究。结果表明,威德尔海至普利茨湾之间走航观测得到的海冰全部密集度为14.4%,大部分冰(99.7%~99.8%)属于一年冰,观测到冰的厚度在15~150 cm。沿观测航线上海冰最大密集度(80%)出现在威德尔海,从59°56 S到69°22 S以及从040°41 W到076°23 E的区域分布着广阔的水域。这一结果验证了Silvia的海冰漂移理论。普利茨湾沿岸海冰受制于沿岸地形、拉斯曼丘陵以及搁浅冰山的影响,其密集度呈现较大的空间变化。钻孔测量显示,纳拉海峡固定冰平均厚度为169.5 cm。风吹雪的重分布以及日照强度差异是导致纳拉海峡固定冰厚度差异的主要因素。观测表明,中山站附近海冰早期冻结遵循Lange的海冰早期冻结过程“饼状循环”最初的两个阶段。     

揭示气候变化的南极冰盖研究新进展

南极冰盖是气候的产物，对气候也有反馈作用，冰盖物质平衡变化与全球海平面升降息息相关，并引发地球系统内的一系列变化，南极冰盖是记录全球变化信息的良好载体，具有信息量大，时间序列长，保真性能强，分辨率高以及可进行现代过程定量研究等其他介质无法取代的独特优点，随着科学技术的发展和人类对全球问题的日益重视，南极冰盖与全球变化研究这一领域将会以高起点，多学科互相交叉，渗透为特色，成为未来南极研究的热点领域。     

南极海冰和极涡指数的时空特征及相互关系

本文采用聚类分析方法将南极海冰距平划分成５个变化相似的区域。并计算了对应各区的南半球５００ｈＰａ极涡面积和强度指数。分析了海冰与极涡指数的时空特征及相互关系。结果表明，不同区域的海冰和极涡的气候特征和年际变化的差异十分显著。１区和４区的海冰变化最大。海冰范围和极涡指数在多数区都在２－２．５ａ和５－７ａ的振荡周期。仅发现１区海冰范围是扩张趋势，其他４个区都呈收缩趋势。南极平均海冰范围以１．６个纬度／     

Rapid decrease in Antarctic sea ice in recent years

A 41-year Antarctic sea ice concentration(SIC) dataset derived from satellite passive microwave radiometers during the period of 1979–2019 has been used to analyze sea ice changes in recent decades. The trends of SIC and sea ice extent(SIE) are calculated during the periods of 1979–2019, 1979–2013, and 2014–2019. The trends show regionally dependent features. The SIC shows an increasing trend in most of the regions except the Bellingshausen Sea and Amundsen Sea(BA) during 1979–2019 and 1979–2013. The SIE trend shows a decreasing or decelerating trend in the period of 1979–2019((6 835±2 210) km2/a) compared with the 1979–2013 period((18 600±2 203) km~2/a). In recent years(2014–2019), the SIC and SIE have exhibited decreasing trends(–(34 567±3 521) km~2/month), especially in the Weddell Sea(WS) and Ross Sea(RS) during summer and autumn. The trends are related to regionally dependent causes. The analyses show that the SIC and SIE decreased in response to the warming trend of 2 m air temperature(T_(a-2m)) and have exhibited a good relationship with T_(a-2m) in summer and autumn in recent years. The sea ice decrease in the Antarctic is mainly caused by increases in absorbed energy and southward energy transportation in recent years, such as the increase in gained solar radiation and moist static energy from the south, which demonstrate notable regional characteristics. In the WS region, the local positive feedback from the additional absorbed solar radiation, resulting in warmer air and reduced sea ice, is the main reason for the sea ice decrease in recent years. The increase in southward energy transport has also favored a decrease in sea ice. In the RS region, the increase in southward-transported moist static energy has contributed to the decrease in sea ice, and the increases in cloud cover and longwave radiation have prevented sea ice growth.     

南极特别保护区的现状与展望

通过梳理南极条约协商会议(ATCM)形成的相关文件,概述了南极特别保护区设立的发展和南极特别保护区管理计划(草案)的编写与批准流程。对已批准设立的67个南极特别保护区进行统计分析发现,目前保护区总面积超过2700平方千米,分别由13个南极条约协商国提请设立,其中,美国、英国、澳大利亚、新西兰、智利等国提出的占绝大多数;1966年和1985年为保护区设立的两个高峰年份。这些保护区主要以动植物、动植物栖息地或者生态系统为保护内容、以科学价值为保护目标。此外,简要地分析保护区建设的现状、问题和未来发展,介绍我国的南极特别保护区申报工作。     

MODIS海冰数据监测中山站附近海冰的季节性变化

本文利用中分辨率成像光谱仪(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer,即MODIS)的海冰数据,监测中山站附近区域海冰的季节性(尤其是夏季)的消融与冻结情况及海冰表面温度的变化。文中先对MODIS的海冰数据进行影像分层、数据合成,分时间段计算海冰范围,然后提取海冰表面温度信息,最后对获取的数据进行分析。研究结果表明,中山站附近区域在每年10月至翌年2月中上旬为海冰消融期;2月中下旬至4月为海冰冻结非密封期;5月至9月为海冰冻结密封期。海冰范围2月份最小;海冰表面温度1月份最低,8月份最高。     

南极对流层-平流层下部气候变化特征及其原因

利用南极16站30余年地面至30hPa10层月平均气温距平序列资料,采用最大熵功率谱方法,研究了南极对流层至平流层下部气候变化的长期趋势和周期性特征,并讨论了平流层(对流层)气候变化与南极臭氧总量(南半球500hPa环流)变化之间的联系。指出:南极气温具有明显的长期趋势和周期性变化;平流层下部显着变冷、对流层增暖,变化最大层高度在100、700hPa,最大降冷速率远大于增暖速率,气层稳定度趋于减弱;30、50hPa气温具有准两年周期,100hPa上下具有显着的年周期,对流层是以3.5年甚低频周期为主;对流层顶气温无显着趋势变化和周期性变化;南极最大臭氧层高度显着变冷与近15年来臭氧层损耗有关。南半球对流层中部极涡及绕极气流减弱是南极对流层气候变暖的直接原因。