北极快速增暖背景下冰冻圈变化及其影响研究综述

北极具有独特的地理位置和战略地位,是当前全球变化研究的热点区域之一.北极增暖是全球平均值的两倍以上,被称为"北极放大"现象.在北极快速增暖背景下,冰冻圈尤其是海冰显著萎缩,对北极乃至中纬度天气气候产生深远影响.对北极快速增暖背景下冰冻圈主要要素(包括海冰、冰盖、冰川、积雪和冻土)时空变化特征及未来预估进行了综述,同时总...     

极地冰芯气候及环境记录指标研究现状与展望

冰芯记录了自然和人类活动等各种因子的变化,是研究全球气候变化和环境变化的良好载体。极地冰芯可以将高分辨率古气候记录的时间尺度延长至过去几十万年,具有重要的科学意义。近年来,极地冰芯在气候及环境记录上取得了一系列新的研究进展,但尚缺乏系统的总结。本文对极地冰芯的研究进展进行了梳理,从冰芯物理特性、冰芯氢氧同位素、可溶及不可溶物质理化特征、冰芯气体等方面进行了概述,重点关注了最新分析方法在极地冰芯中的应用。最后对极地冰芯研究的未来发展方向进行了展望,以期为今后深入开展极地冰芯气候及环境记录研究提供参考。     

基于北极航道全成本模型的液化天然气进口船队规模研究

北极地区能源项目的开发以及北极海域冰雪覆盖范围的不断缩小,为中国进口天然气开辟了新的通道,这将增强中国能源安全供给保障。随着中国天然气需求量迅速增加,规模化进口北极液化天然气(LNG)的条件逐步成熟。为建设一支既经济又可靠的进口运输船队,本文在对北极天然气采掘和贸易分析的基础上,分析了北极东北航道通航状况,以及不同季节各航段差异对船队运输的影响,建立了全成本LNG进口船队优化模型。并以年进口700万吨为案例分析,选取了不同装载容量的LNG船型,通过分层建模及模型优化运算,得出了船队优化配置结论。航运全成本模型的研究奠定了北极LNG运输船队经济规模分析的基础,也为冰雪航道贸易船队运营决策提供了解决方法。     

基于文献视角的美国北极大科学计划研究态势分析

了解美国的北极研究态势及北极大科学计划对实际研究实施的作用具有重要借鉴意义.基于文献计量和调研的方法,对2010-2019年美国北极大科学计划研究进行了态势分析,讨论了美国《2013-2017年北极研究计划》和《2017-2021年北极研究计划》执行前后的2010-2012、2013-2017年和2018-2019年三...     

北极地区极昼气候突变现象及转型成因研究

基于1979-2018年的NCEP-DOE Reanalysis Ⅱ逐日再分析数据,采用模糊C均值聚类算法(Fuzzy C-Means Algorithm,FCMA)将北极地区极昼期间的气候分为寒干型、半寒干型、半暖湿型及暖湿型4种.在夏季北极海冰快速减少的气候背景下,这4种气候型控制的区域也相应发生了明显变化.其中,...     

格陵兰以西海冰在冬季格陵兰阻塞影响极寒天气中的调制作用

通过分析1979～2019年ERA-Interim逐日再分析资料和大气环流模式试验,研究了格陵兰岛以西的巴芬湾-戴维斯海峡-拉不拉多海(Baffin Bay、Davis Strait和Labrador Sea,BDL)冬季海冰变化对格陵兰阻塞的调制作用及动力机制.结果表明,冬季BDL地区海冰较少、气温较高,有利于冬季格...     

基于CryoSat-2卫星测高数据的北极海冰厚度变化研究

北极海冰是地球气候系统的重要因子,获取精确的海冰厚度及其变化信息对于开展北极和全球变化研究等有着重要的意义.卫星测高是获取连续、大范围海冰厚度的主要方法之一.冰间水道识别是卫星测高方法估算海冰厚度的关键之一.基于CryoSat-2数据,利用遥感影像对两种主要的冰间水道识别方法进行了对比,发现波形特征法能够更好地识别冰间...     

铁细菌在北极特定海区沉积物中的分布

用平板法对取自北极加拿大海盆和楚科奇海10个沉积物岩芯中184个样品进行铁细菌检出率和含量分析.结果表明,4 ℃培养时铁细菌的检出率为10.33%,含量范围均为未检出～ 8.40×106 个/g(湿样,下同),平均含量为7.76×104 个/g.25 ℃培养时铁细菌的检出率为40.22%,含量范围均为未检出～1.00×108 个/g,平均含量为1.40×106 个/g.研究区沉积物中铁细菌含量高于太平洋深海沉积物中铁细菌含量;与前人在淡水沉积物中所作的调查相比,研究区的铁细菌含量落在前人调查结果范围内,但比细菌簇中铁细菌含量要低,这表明研究区海底沉积物的微生境较适合铁细菌的繁衍.对铁细菌在不同水深、经纬度以及沉积物深度中的分布进行了讨论,结果表明铁细菌检出率随沉积物深度增加而增大,含量变化呈现出浅层少、下层多之势.铁细菌的纬度分布范围较大,并显出有扩大的趋势.铁细菌含量与检出率随水深加大也呈跳跃式变化,水较深时铁细菌有较高的检出率和数量,但离陆距离的增加又会在物质供应上对其生长产生制约.培养温度对铁细菌分布有一定影响,温度提高不仅提高了铁细菌检出率,也增加了铁细菌的含量.这也许与部分铁细菌的最适宜生长温度较高有关,温度升高有利于某些铁细菌的生长发育.     

北极河流径流量变化及影响因子分析

利用最新的北极径流资料(R-arcticNET V3.0和Arctic RIMS),对进入北冰洋的4条主要河流的季节及年代际变化进行诊断分析。结果表明:入海径流在4-6月的大幅增加主要是由气温达到融点后积雪融化造成的,降水的作用次之。总的来说,欧亚区域在过去的70年里入海径流量是增加的,而北美区域在近30年里入海径流量是减小的,但注入北冰洋的径流总量是增大的。值得注意的是入海径流的年代际变化在不同季节增减趋势显著不同,夏季和秋季径流量减小,而其他两个季节径流量增大。进一步分析了影响入海径流变化的一些气候因子,结果表明:北大西洋涛动(北太平洋指数)与欧亚(北美)区域的冬、春季径流量存在正相关。春季气温与春季径流量呈正相关,而与夏季径流量呈负相关。降水与径流量基本上为同步正相关。春季积雪覆盖面积与春季径流量为负相关,而与夏季径流量为正相关,夏季积雪覆盖面积与夏季的径流量为正相关。     

近50年来北极斯瓦尔巴地区冰川物质平衡变化特征

利用长时间序列的冰川物质平衡资料,详细分析了北极斯瓦尔巴地区冰川的物质平衡变化特征以及气候因子对物质平衡的影响。结果表明：近50年来斯瓦尔巴地区冰川物质平衡变化主要呈负平衡、零平衡/略微增长两种状态。冰川净平衡一般为负值,年际变化波动幅度较大且呈负平衡趋势,累积物质平衡表现出长期稳定的负平衡增长态势。除Kongsvegen冰川外,其他冰川不存在短期内的平衡波动。季节变化表现为夏季消融、冬季积累,且夏季消融比冬季积累波动更大,冰川净平衡与夏季消融保持同步变化趋势。冰川净平衡与平衡线高度（ELA）呈负相关（平均相关系数为-0.89）,与积累区面积比率（AAR）呈正相关（平均相关系数为0.84）,该地区大多数冰川AAR减小,说明冰川物质补给处于劣势,冰川物质平衡向负平衡发展。夏季气温升高是斯瓦尔巴地区冰川表面物质加速亏损的直接原因。