南极洲乔治王岛柯林斯冰帽小冰穹顶冰芯数学模式初步断代

冰芯钻取后，样品截取原则和环境记录的初步解释要求对年代－深度剖面有一初步了解，即要求建立冰体随深度变化的时间尺度。根据柯林斯冰帽一年多野外实测资料所揭示的小冰穹运动状况、温度分布、物质平衡和动力学特征，本文采用Ｄａｎｓｇａｒｒｄ－Ｊｏｈｎｓｅｎ模型和等温冰体流动模型（ｎ＝３），分别对一支８０．２ｍ冰芯的时间尺度进行初步估算。结果表明两种模型断代结果非常接近，在距冰床１０ｍ深度处，两模型分别给出１８９７年和１８５４年的冰龄。对比指出两种模型计算出的冰帽各深度冰龄最大误差不大于２％。与冰芯中上部含深褐色火山灰冰层的历史记录年代相比误差小于３％。     

南极绕极流研究进展综述

南极绕极流是自西向东横贯太平洋、大西洋和印度洋的全球性环流,也是世界上唯一一支和地球上所有其他洋流都有关联的洋流。尽管对南极绕极流的观测和研究历史相对较短,但是对其特征、变化和机制的研究已取得了许多重要进展,对其在全球变化中的作用的研究也日益深入。南极绕极流成为海洋和大气科学领域的前沿研究内容。以绕极流锋面分布、流速特征、纬向输运、经向输运及其响应的动力机制为重点,总结了过去数十年里对绕极流观测和理论的研究结果,明确了研究中仍然薄弱的环节,并提出了相应的工作建议,以促进我国关于南极绕极流及相关海洋和大气过程的研究。     

GLACIAL GEOMORPHOLOGY OF THE WHITE MOUNTAINS,CALIFORNIA AND NEVADA: ESTABLISHMENT OF A GLACIAL CHRONOLOGY

The White Mountains, astride the California-Nevada stateline, are the highest and westernmost of the Great Basin ranges. This range was extensively glaciated during the Quaternary Period. Glacial landforms and scattered erratics were identified in the field using primarily morpho-and lithostratigraphic criteria, and mapped on aerial photographs and topographic maps. Topographic characteristics of the glacial deposits were analyzed using standard statistical procedures. A sequence of glacial deposits was identified in terms of six glacial stages, these glaciations named according to type site, and relative ages inferred. With the exception of perched Stage I (early) deposits along the range crest, reconstructed equilibrium-line altitudes and elevation of the glacier termini increase to the present, with glacier length and inferred size decreasing through time. Preliminary data suggest that weathering and pedogenesis are also progressive, though environmental gradients mask some of these distinctions between deposits. It is hypothesized that the White Mountains have a similar glacial chronology to the adjacent Sierra Nevada, but that with the intensification of the Sierran rainshadow during the Quaternary, the extent of glaciation in the White Mountains apparently decreased through time owing to regional tectonic uplift. This had led to the preservation of a more complete sequence of glacial deposits than in the Sierra Nevada, making the delineation of multiple mid-Quaternary events possible in many valleys. Further radiometric and chronometric dating of these deposits is in progress. [Key words: Glaciation, Quaternary, glacial geomorphology, White Mountains, California, Nevada.     

南极地区冰雪消失对全球大气环流和气候影响的数值模拟

本文利用全球大气环流模式通过数值模拟研究了北半球夏季南极地区冰雪覆盖的消失对大气环流和全球气候影响的过程。结果表明南极冰雪消失不仅影响南半球大气环流异常,而且通过引起热带环流异常如增强东亚季风环流和减弱Walker环流等引起北半球大气环流和我国夏季气候的异常。南极冰雪覆盖的消失将给全球气候带来严重后果。文中也对南极冰雪气候效应的动力学机制进行了讨论。     

两株南极枝孢霉属真菌Cladosporium sp.NJF4和NJF6的次级代谢产物研究

南极因其独特的自然环境成为潜在、重要的微生物资源库,是产生新型生物活性物质和先导化合物菌株的潜在种源地,南极微生物正在成为创新药物研究新的重要资源。虽然近年来对南极微生物次级代谢产物的研究逐渐增加,但与温带和热带微生物研究相比仍处于初级阶段。对从南极普里兹湾海洋沉积物中获得的两株枝孢霉属真菌Cladosporium sp. NJF4和NJF6进行次级代谢产物分离及结构鉴定,获得20个化合物。化合物结构类型包括甾醇(1)、倍半萜类(7—8)、生物碱类(9—14)、二酮哌嗪(2—5、15—17)、芳香酸(6、18—19)等,其中倍半萜类(7—8)为首次从枝孢霉属真菌中分离得到,以上研究将为丰富南极微生物次级代谢产物库奠定一定的研究基础。     

南极验潮进展及中山站验潮策略

介绍了潮汐观测的方法、最新成果以及南极验潮的进展;分析了南极中山站潮汐观测现状,考虑了南极特殊的自然环境,并参考南极其他站的经验,为改进中山站目前的验潮系统提出了可行方案。     

南极半岛别林斯高晋海天然气水合物成矿条件与成矿机理

位于南极半岛西侧的别林斯高晋海是南极附近海域天然气水合物成矿的远景区域。利用现有钻孔岩心样品、地震剖面、声波等资料,从气源、稳定域、构造输导及沉积储集等方面,分析了别林斯高晋海天然气水合物的形成条件,预测了天然气水合物成矿远景区,初步探讨了其形成机理,以期能为今后南极半岛区域的天然气水合物资源调查研究提供一定的科学参考依据。     

格陵兰冰盖次表面湖多源遥感监测——以格陵兰中西部流域为例

格陵兰冰盖在夏季会发生剧烈融化,融水在低洼处汇集形成冰面湖,储存了大量的融水,在冰盖的水文系统中起着至关重要的作用,是格陵兰冰盖质量平衡的重要组成部分.近期有研究发现大量的冰面湖在冬季不会完全冻结,而是掩埋在雪层或冰层下以液态水形式存在,形成冰盖次表面湖.冰盖次表面湖对格陵兰冰盖稳定性和物质平衡会产生重要的影响.由于次表面湖存在于冰盖表层之下难以通过可见光影像进行提取和分析,次表面湖的监测成为次表面湖研究的难点之一.本研究提出一种利用Landsat8和Sentinel-1数据自动提取次表面湖范围的方法.该方法先利用可见光影像提取夏季冰面湖的范围对SAR影像进行掩膜,再根据冬天水体和冰面的后向散射具有可分性的原理,通过Rosin阈值分割算法,提取得到2018—2019年冬季格陵兰中西部流域的次表面湖并对其分布进行分析.在研究区内选择10个测试区域,利用该方法对区域内的次表面湖进行目视解译,并对算法自动提取次表面湖结果进行精度验证.结果表明,本研究提出的自动提取算法Kappa系数为0.85.基于该方法,本研究在2018年格陵兰中西部流域共提取夏季冰面湖的面积为102.28 km².约43.09%的夏季冰面湖不会完全冻结,从而在冬季形成次表面湖(面积为44.07 km²).

     

罗斯海西北陆架(JOIDES海槽)末次冰期以来冰架消融过程及水动力变化

罗斯冰架的消融过程对全球气候和大洋环流的变化都有重要影响。通过分析罗斯海西北陆架上中国第31次南极考察所采集的ANT31-JB06岩心重建末次冰期以来罗斯冰架的消融历史。通过AMS14C测年,建立了该岩心的地层年代框架,其沉积物被划分为末次冰期(36.6 ka)以来到全新世的沉积序列,并对该岩心进行了粗组分含量分析、粒度组成及其端元模拟的综合研究。该岩心的粒度端元分析结果显示,峰态中值为15.1和18.9 μm的组分端元的变化可分别代表弱和强水动力环境,而峰态中值为63.4和234.1 μm的组分端元的变化可分别代表海冰和冰山搬运等沉积动力的变化。末次冰期罗斯冰架在研究站位并未触底,在27~21 ka左右增长到最大位置,可能已经到达该岩心所在的位置。罗斯冰架在21 ka左右开始退离JOIDES海槽,在AIM 1暖期(17~14 ka)大规模崩塌消退;而在南极冷反转ACR时期(14~12 ka)罗斯冰架消退缓慢;ACR之后冰架继续崩塌直到全新世中期,在5 ka左右罗斯冰架基本达到稳定状态。该处水动力在冷气候时期较强,在暖气候时期较弱,可能是气候较冷时结冰过程形成的盐度较大的水下沉到底部促进了上下水体交换,使得沉积界面的水动力相对也比较强,沉降下来的颗粒相对偏粗。     

最近千年来山东半岛西部气候环境变化的石笋δ18O、δ13C记录(Ⅰ)

Ky1石笋采自山东半岛西部的开元洞,沿生长轴方向长度75 mm。在高精度U-230Th测年基础上,通过年纹层连续计数和平均沉积速率内插/外推相结合的定年方法,确定Ky1石笋生长于892-1894AD的1 000年间。在沿石笋生长轴采集的583个样品中,选择303个进行了δ18O、δ13C测试,平均分辨率约为3年。结果显示,最近1 000年来Ky1石笋的δ18O比值变化呈现明显阶段性,显示与小冰期(LIA)和中世纪暖期(MWP)对应的数百年尺度波动。根据δ18O记录,山东半岛在1482AD前后发生与MWP/LIA转换对应的气候突变,1 482 AD前相当于夏季风强烈、降水较多的中世纪暖期,1482AD后则为夏季风微弱、降水较少的小冰期,以1609AD夏季风最弱。Ky1石笋的δ13C比值变化,也由与MWP、LIA相当的两个阶段构成,其间也存在突变关系。比较而言,δ13C变化要比δ18O显著平缓,而且LIA后期以来二者变化明显不同步。最近1 000年来,与MWP/LIA对应的气候突变相当于明朝中期;就各个朝代内部的气候变化趋势而言,不同朝代之间不尽相同;不同朝代之间的更替期均大致与MWP、LIA内部的次级气候突变时期对应。因此,中世纪暖期和小冰期内部的次级气候波动对中国社会发展的影响,可能比千年尺度上最剧烈的MWP/LIA突变本身更显著。另一方面,洞穴所在山地的土地利用程度不断提高,其与气候变化共同影响着洞穴所在山地的植被的C3/C4植物构成及土壤性质,从而影响到石笋δ13C比值。从892-1318AD,土地利用对山地植被构成、土壤特征的影响程度尚不及气候变化;1318-1479AD,已达到或超过小幅度的气候变化;1483-1779AD,达到或超过大幅度的气候变化;1779-1894AD,土地利用程度趋于稳定,气候变化对环境的影响程度则又相对凸显。