变暖背景下北极海冰减少在冬季北半球高纬大陆降雪增加中的作用

过去的几个冬季中,北美、欧洲、西伯利亚和东亚大部分地区经历了冷冬和强降雪,而这与北极海冰的快速减少有关。尽管北极海冰减少在冷冬和强降雪中的作用仍存在争议,但这种新兴的气候反馈在未来变暖背景下是否会持续仍值得关注。中等排放情境下的气候模式模拟结果揭示,欧洲东北部、亚洲中部北部、北美北部的冬季降雪增加会成为贯穿21世纪的一个稳健的特征。21世纪这些区域冬季降雪增加的主要原因是北极秋季海冰的减少（很大的外部强迫）,而冬季北极涛动的变化（北半球主要的自然变化形态）对降雪增加的作用很小。这一结果不仅体现在多模式平均上,而且每个单独模式的结果依然如此。我们认为海冰-降雪之间的强反馈作用可能已经出现,并且在接下来的几十年中这种强反馈作用可能会增强,北半球高纬地区的强降雪事件也会增加。     

基于中国第6～9次北极科学考察观测的季节冰区边界层逆温变化特征分析

利用我国第6～9次北极科学考察期间获取的大气探空资料,分析了北极季节冰区边界层逆温的时空变化特征及其成因。分析发现:(1)边界层逆温具有较强的年际变化和空间变化,高纬度密集冰区观测到更多的强逆温现象,逆温厚度与逆温层温差呈显著的对数关系;(2)不同年份边界层逆温的主要成因有所差别:海冰分布的差异导致不同年份的边界层逆温特征不同;表面融化、辐射冷却、多层云的结构和暖平流对不同冰情年份边界层逆温的贡献程度不同;(3)开阔水域和冰区边界层逆温的成因不同。表面融化和空气平流对冰区边界层逆温的形成起着非常重要的作用,而辐射冷却是开阔水域边界层逆温的主要成因之一。     

北极快速变化的生态环境响应

北冰洋由于其特殊的地理位置,成为全球变化响应最为敏感的地区。本文聚焦北极海冰变化幅度最大的西北冰洋,从营养盐、叶绿素、浮游植物群落和沉积碳埋藏等变化来讨论海洋生态环境对北极快速变化的响应。尽管太平洋北向流和北极周边河流输入加强可以增加西北冰洋上层营养盐储库,但由于夏季硅藻旺发向沉积物迁出大量生源元素,使得上层营养盐相对亏损,部分海域存在显著的氮限制和硅限制。随海冰减退,尽管夏末海盆区浮游植物呈现小型化趋势,但西北冰洋总体上浮游植物现存量和初级生产力呈现增高的趋势;伴随叶绿素极大层下移、北扩,以硅藻为代表的生物泵过程得以更高效的运转。在沉积物埋藏的有机碳中,除原先北冰洋生态系统占据重要比份的冰藻外,硅藻等藻类的有机碳埋藏也逐渐增加。西北冰洋海洋初级生产力的增加不仅促进了生物泵的运转和碳的埋藏,而且给海洋生态系统提供了更多的食物来源。北极海域目前已成为全球碳源汇格局变化最大、海洋生态系统改变最显著的地区之一。     

图们江入海港口开发与建设的国际法依据及分析 ——基于北极东北航道通航的视角

北极东北航道作为"一带一路"重点建设海上合作的三条线路之一,通航的基本条件已经具备。图们江入海口是我国距离东北航道最近的地点,建设图们江入海港口对于我国具有重要的经济带动效应和战略意义。文章梳理了图们江入海港口开发的历史渊源与中国、俄罗斯、朝鲜3国先期合作的共识及相关法规基础,从开发与建设的两环节提出了取得图们江入海权与进行入海港口开发及投资建设的国际法依据。依据国际法提出:着眼于未来的发展,开发与建设图们江入海自由港,进一步提出采取谈判或磋商方式加强合作,争取图们江入海口出海权;按照第四代自由港的模式建设图们江自由港,加强与周边港口的互联互通;以图们江入海港口为枢纽,建立图们江港口型自由贸易区等设想与建议。     

极地环境监测网的设计及其在南极普里兹湾的应用

为了保护南极和北极的生态系统和环境,中国自20世纪90年代初开始推行和实施了极地环境监测计划,部署了各学科监测传感器阵列;采集了多学科数据,包括海洋、大气、冰冻圈、生物圈等主题;架构了"R/V雪龙号破冰船—极地考察站—国内基地"之间的快速数据传输网络;建立了海洋环境监测系统、太阳能地面空间监测系统、生态环境监测系统等系列监测系统。为了实现长期监测,达到预测和预警目标,本文针对国内外现状,在现有基础上设计了一套中国极地环境长期监测网(Polar Environment monitoring network of China,CPEMN)。该监测网集成各监测系统并在监测指标设计上覆盖我国极地所有常规监测/观测任务,且根据国际科研动态和长期监测规划拓展了预期监测范围。最后本文利用南极普里兹湾进行的破冰导航应用示范验证了CPEMN具有可执行性。     

基于星载红外辐射计的北极海表温度数据对比分析

本文基于2016年MODIS(ModerateResolutionImagingSpectroradiometer)-Aqua、MODIS-Terra和VIIRS(Visible Infrared Imager Radiometer Suite)三种红外辐射计的海表面温度(Sea Surface Temperature,SST)数据,统计了北极地区红外SST1月和7月的覆盖率及有效覆盖天数,并与Argo(Arrayfor Real-timeGeostrophicOceanography)浮标数据进行了匹配验证,直观获取北极SST误差分布情况并研究SST遥感观测能力,为更好地了解北极地区从而应对气候变化提供一定的资料基础。结果表明,北极地区红外辐射计SST数据7月的覆盖率和有效观测天数均高于1月,1月三种数据相差不大,7月VIIRS的覆盖率和有效观测天数均优于MODIS-Aqua和MODIS-Terra,联合三种红外辐射计的覆盖率和有效观测天数相较于单星有所增加, 1月覆盖率最高为8%, 7月最高接近70%,表明多星联合探测是提高北极地区SST数据覆盖率和观测天数的有效方法;北极地区SST数据的误差普遍高于全球总体水平, VIIRS白天、夜间的均方根误差(E_(rms))均低于MODIS-Aqua和MODIS-Terra, MODIS-Aqua白天SST的E_(rms)高于MODIS-Terra,夜间则低于MODIS-Terra。综合来看, VIIRS在北极的覆盖率、有效观测天数及与浮标的匹配结果在三种红外辐射计中为最优。     

白令海大型底栖动物群落结构及其空间分布格局

Due to its unique geological location, the Bering Sea is an ideal place to investigate the water exchange and ecosystem connectivity of the Pacific Ocean–Arctic Ocean and subarctic–Arctic region. Based on a number of summer surveys(July to September, 2010, 2012 and 2014), macrobenthic communities and their spatial-temporal patterns are exhibited for the majority of the Bering Sea(53°59′–64°36′N). The results show that the macrobenthic communities were dominated by northern cold-water species and immigrant eurythermic species, and the communities assumed a dispersed and patchy distribution pattern. Polychaetes(Scoloplos armiger), crustaceans(Ceradocus capensis) and sea urchins(Echinarachnius parma) were the main dominant groups in the shallow shelves; the sea star(Ctenodiscus crispatus) and the brittle star(Ophiura sarsii) were the main dominant groups in the continental slope; whereas small polychaetes(Prionospio malmgreni) dominated the basin area. Sediment type, water depth, and currents were the major factors affecting the structure and spatial distribution of the macrobenthic communities. Compared with other seas, the shallow areas of the Bering Sea showed an extremely high-standing biomass. In particular, the northern shelf area(north of St. Lawrence Islands and west of 170°W),which is primarily controlled by Anadyr Water, is an undersea oasis. In contrast, a deficiency in the downward transport of particulate organic carbon has resulted in a desert-like seabed in the basin area. By comparing our results to previous studies, we found that macrobenthic communities of the Bering Sea have undergone significant structural changes in recent decades, resulting in a decrease in abundance and an increase in biomass.In addition, populations of amphipods and bivalves in the northern shelves have decreased significantly and have been gradually replaced by other species. These changes might be associated with advanced seasonal ice melting,changes in organic carbon input, and global warming, indicating that large-scale ecosystem changes have been occurring in the Bering Sea.     

北斗在南/北极地区的基本定位性能评估

基于BDS、GPS系统的星座结构,对当前的BDS二代导航系统（BD2）、全部建成后的BDS系统在极地科考站（黄河站、昆仑站、中山站、长城站）和北极圈的可见卫星数、DOP值、定位精度等进行评估,并将建成后的BDS、GPS及其组合系统在南/北极的基本定位性能进行对比分析。仿真结果表明,当前的BD2只实现了极地的部分覆盖,对极地提供导航定位的能力有限,大范围内的定位精度大于30.0 m; BDS在极地的定位精度将与GPS相当,可见卫星数可达13颗左右,PDOP值优于1.6,定位精度优于8.0 m;GPS/BDS组合后在极地的PDOP值优于1.4,定位精度优于6.0 m。
     

斯堪的纳维亚半岛及周边地区城镇发展适宜性评价

城镇发展适宜性研究有助于了解城镇发展的优势条件,为确定城镇建设规划的扩展方向提供依据。在北极与亚北极开展研究对中国开展在城镇化、重大基础设施、廊道建设方面的国际合作有重大意义。本文使用多源数据,在采样的基础上利用逐步法的思想进行变量筛选,共筛选出5个显著指标,用logistic方法拟合出最终的模型进行城镇发展适宜性评价,最终得到研究区城镇发展适宜性分级图。研究结果表明：筛选后的显著指标对研究区城镇分布的影响作用大小排序为,温度（正向）、交通网密度（正向）、海拔高度（反向）、人口密度（正向）、距港口距离（反向）;温度、交通网密度、海拔高度、人口密度、距最近港口距离增加1个单位,城镇发展的几率分别比原来增加了38.4%、16.7%、9%、0.4%、0.1%;研究区的Ⅰ（不适宜）、Ⅱ（中度适宜）、Ⅲ（高度适宜）的城镇发展适宜性均值分别为0.03、0.16、0.68（分别约占研究区总面积的76.82%、21.82%、1.37%）;城镇发展适宜性总体呈现出随纬度升高而降低、随经度升高而增加的趋势,适宜城镇发展的气候地理条件是温带大陆性湿润气候带和温带海洋性气候带以及平原与低地地区;研究区的城镇发展适宜性俄罗斯西北部为0.08、瑞典为0.07、芬兰为0.06、挪威为0.03。俄罗斯西北部城镇发展适宜性整体上呈现出北低南高,南部呈现两边高中间低的空间布局;瑞典呈现出西北低东南高,沿海大于内陆的空间布局;芬兰呈现出北（高原）低南（沿海）高,中部次高的空间布局;挪威呈现出南部沿海高,西部沿海次高,其他区域低的空间布局。     

北极航道利益研究综述

为了解国内外关于北极航道利益的研究成果,促进我国对北极航道资源的进一步研究和开发利用,文章从北极航道的利益相关主体、利益归属和经济利益3个方面梳理相关文献,并提出未来研究方向和重点。结果表明:北极航道的利益相关主体主要包括北极8国、近北极国家和传统航道受益国;加拿大和俄罗斯依据"历史性权利"和"直线基线法"强调其对北极航道的主权,而其他国家认为其"内水论"的主张具有不合理性,争议重点在于国际航道属性的判定;北极航道对于提高航运利益、贸易利益和资源利益发挥重要作用;北极航道利益相关主体可能形成的经济利益关系和利益集团是重要研究方向,其中增加创新点和搭建模型等是研究重点。