极地冰冻圈雪冰--全球变化研究的最前沿--兼述中国极地研究中心极地冰川学研究的回顾与展望

一、南、北极冰冻圈雪冰是研究全球变化的关键地区。南、北两极是地球系统的重要组成部分,而极地冰冻圈的雪冰又是影响大气与海洋运动的关键环节。极地冰冻圈雪冰作为地球的最大冷源,与赤道共同作用,形成了地球大气环流的主要驱动力;南极冰盖融水形成的底层水又是驱动全球大洋环流运动的关键因素。因此,极地冰冻圈雪冰状态的变化,会对地球大气和海洋环流产生重要影响,从而影响整个地球气候系统。     

气候变化中海洋和冰冻圈的变化、影响及风险

本文系统梳理了IPCC 《气候变化中的海洋和冰冻圈特别报告》(SROCC)的主要结论,并对主要观点进行了解读。报告主要关注全球变暖背景下高山、极地、海洋和沿海地区现在和未来的变化及其对人类和生态系统的影响,以及实现气候适应发展路径的方案。在全球变暖背景下,冰冻圈大面积萎缩,冰川冰盖质量损失,积雪减少,北极海冰范围和厚度减小,多年冻土升温,全球海洋持续增温,1993年以来,海洋变暖和吸热速度增加了一倍以上。同时,海洋表面酸化加剧,海洋含氧量减少。全球平均海平面呈加速上升趋势,2006—2015年全球海平面上升速率为3.6 mm/yr,是1901—1990年的2.5倍,但存在区域差异。高山、极地和海洋的生态系统的物种组成、分布和服务功能均发生变化,并对人类社会产生了显著负面影响。极端海洋气候事件发生频率增多,强度加大。1982年以来,全球范围内海洋热浪的发生频率增加了一倍,且范围更广,持续时间更长。海平面持续上升加剧了洪涝、海水入侵、海岸侵蚀等海岸带灾害,并影响沿海生态系统。海洋及冰冻圈的变化及其影响在未来一定时期仍将持续,应对这些影响而面临的挑战,应加强基于生态系统的适应和可再生能源管理,强化海岸带地区的海平面上升综合应对,打造积极有效、可持续和具有韧性的气候变化应对方案。     

无居民海岛前大连岛的原自然海岸特征

确定自然海岸特征是海岸修复中的重要内容,但是在开发后弃管的无居民海岛却面临缺少历史资料参考的困难。在大连普兰店湾中部前大连岛的研究证明,依据历史影像和现存海岸地质地貌情况可以分析确定原自然海岸位置及性质。1972年KH 卫星影像表明当时的前大连岛仍然保持自然海岸形态,海岸位置在2020年海岸后 方的岛屿陆域内部。结合2020年海岸地质考察结果可以进一步确定1972年的前大连岛东部、西部分布海蚀崖形式的基岩海岸,南部、北部则分布砾石质海岸。1972—2020年,前大连岛自然海岸全部变化为人工海岸,海岸长度也从约2.38 km 增加至约3.12 km。     

折射层析成像法测试隧道围岩松动圈

通过应用折射层析成像法在乌鞘岭特长隧道中的测试,说明该方法对于横向速度变化不均一,过渡带速度渐变的地质情况具有分辨率高、图像直观、易于解释,适合对隧道围岩松动圈的测试.     

中国冰冻圈水文过程变化研究新进展

冰冻圈显著的变化已经对冰冻圈水文过程产生了一系列影响。本文重点梳理和分析了近20年，尤其是近10年以冰川融水、融雪径流、冻土水文等为主体的中国冰冻圈水文过程变化研究方面取得的新进展：①在冰川融水变化研究方面，对不同尺度的冰川融水开展了全面研究，发现冰川融水呈现全面增加之势；对冰川融水"拐点"是否出现进行了科学辨识，有了基本认识；对冰川融水过程进行了模型模拟，取得显著进展。②在融雪径流变化研究方面，通过对不同流域融雪径流估算，可基本掌握各河流的融雪贡献率；中国融雪径流变化差异较大，增减不一；融雪期变化具有普遍性，突出特点是峰值提前。③在冻土水文研究方面，通过对地表水-活动层壤中流-多年冻土层上水之间关系的研究，揭示了冻土区径流形成的重力和热力耦合机制；多年冻土变化对地表径流的影响已经显现，主要表现在冬季（枯水季）径流增加；已经发现多年冻土退化对径流有直接补给作用，在一些流域补给量可能达到一定量级。     

大连新港的红粘土及其工程特性的形成

在大连新港油罐区的建设中,发现了一种具有高孔隙性、高含水量、高塑性、中低压缩性的特殊土。作者对这种土及其母岩的矿物学、岩石学、地球化学、物理化学和工程特性进行了系统研究,揭示了该区红粘土及其工程特性的形成机理,该区红粘土乃是蒙脱石化的粗玄岩,在中温带气候区红土花作用的产物。     

早期地球原地圈外层的组份模拟及其在早前寒武纪的主要演化机制

地球原地圈外层(包括原地壳)的组分、结构和演化途径涉及两方面相关的内容:宇宙化学和地球化学。宇宙化学是通过大多数地球形成的假说对原地圈的组分和结构进行模拟。作者采用“地球的多阶段多相增生模式”这一假说。原地圈组分的宇宙化学计算基于下列假设和约束条件:①地球的组分取决于残留物与“次生”宇宙物质的混合程度;②在原太阳星云内的宇宙物质增生遵循重力分异定律;③地核组份取决于铁陨石和铁石陨石的成分;④构成原地幔与原地壳的宇宙物质成分与石陨石的成分一致,并与石陨石的宇宙丰度和最初混合时降落在地球的比例大小有关;⑤超新星物质占地球物质的比例为2～3％,并趋向于在地表富集,在常量元素方面与宇宙丰度的平均值一致;⑥在原地壳和原上地幔中,由于产生元素时短期的放射和K(超新星物质组份)而产生     

多圈涡旋等值线动力学的研究

将单圈涡旋等值线动力学推广到多圈涡旋的等值线动力学。在等值线动力学的框架内，实施了６组计算。结果显示出涡旋移行过程中逆时针打转的现象，该现象有清楚的前兆可寻。讨论了涡旋松紧程度对涡旋移向的影响以及涡旋非对称结构与涡旋移速之间的联系。这些结果与以往数值试验或动力学分析的结果较为一致。     

约旦西南Al Quweir地区一个埋藏矿脉的水平线圈电磁特征

作为矿业勘查项目的一部分，l999年利用APEX MAX MINⅢ仪器在约旦西南A1Quweirn地区一个埋藏岩脉上做了水平线圈电磁(HLEM)测量。     

关于地球磁场极性反转机制的思索

地球磁场极性在地质历史中发生过相当频繁的倒转。作者将地球内部划分为岩石圈－软流圈－中圈－液圈－固核等5个动力学圈层，认为中圈与固核间可异步旋转；地球偶极磁场由中圈与固核异步旋转时所驱动的液圈中的封闭涡流与系磁场作用产生；该偶极子场极性由地球所通过的银道面上侧或下侧磁场方向及液圈涡流的方向共同决定，二者之一反向，极性发生倒转。