Effect of shipping activity on warming trends in the Canadian Arctic

This paper presents a detailed account of the effect of shipping activity on the increasing trends of air temperatures in the Canadian Arctic region for the period of 1980–2018. Increasing trend of temperature has gained significant attention with respect to shipping activities and sea ice area in the Canadian Arctic. Temperature, sea ice area and shipping traffic datasets were investigated, and simple linear regression analyses were conducted to predict the rate of change(per decade) of the average temperature, considering winter(January) and summer(July) seasons. The results indicate that temperature generally increased over the studied region. Significant warming trend was observed during July, with an increase of up to 1℃, for the Canadian Arctic region. Such increasing trend of temperature was observed during July from the lower to higher latitudes. The increase in temperature during July is speculated to increase the melting of ice. Results also show a decline in sea ice area has a significant positive effect on the shipping traffic, and the numbers of marine vessel continue to increase in the region. The increase in temperature causes the breaking of sea ice due to shipping activities over northern Arctic Canada.     

北冰洋西部表层沉积物粘土矿物分布及环境指示意义

楚科奇海及邻近的北冰洋深水区表层沉积物中粘土矿物的分布受源区母岩和海区环流结构所制约。来自加拿大马更些河的物质富含高岭石和伊利石,对研究区东北部和北部沉积物的影响较大;来自阿拉斯加西北部的河流和海岸带物质富含绿泥石,高岭石含量变化较大,对阿拉斯加西北部近海沉积物的影响明显;来自西伯利亚的物质富含绿泥石,对研究区西部沉积物的影响较为明显。自白令海峡进入的太平洋水携带富含蒙皂石的育空河物质横穿楚科奇海陆架向北扩散,导致楚科奇海中部沉积物中的蒙皂石含量高;同时,粘土矿物自身的粒度分异在某种程度上也促使蒙脱石在离岸距离较远的中部海区富集。     

2012年1月、2016年1月东亚两次极端严寒事件及其与北极增暖的可能联系

自20世纪80年代后期以来,我国频繁出现暖冬,直到2004年以后这种状况出现明显的变化,冷冬出现的频次明显增多了。在全球增暖、北极海冰减少明显的背景下,冬季极端严寒的强度非但没有减弱反而似乎还在增强,造成灾害性的影响也越发引人关注。在上述背景下,2012年1月、2016年1月在东亚发生了两次极端严寒事件。本文的目的就是通过合成和相关分析,研究这两次极端严寒事件演变的主要特征,及其与北极增暖的可能联系。这两次极端严寒事件的环流演变截然不同。对于2012年1月的极端严寒事件,海平面气压异常主要呈现由东向西传播,在演变过程中,阿留申区域海平面气压超前西伯利亚高压,因此大气环流的下游效应起主要作用。对于2016年1月的极端严寒事件,冷空气主要由西北向东南传播。两次极端事件的主要降温区域的移动路径截然不同。2012年1月冷空气爆发以后主要在亚洲大陆中、高纬度维持并向西传播,其南传影响亚洲低纬度区域明显弱于2016年的冷事件。而2016年1月的主要降温区以沿东亚向南移动为主,强降温区直接南下至热带区域。两次极端严寒事件爆发前期大气环流演变的共同点:中、高纬度区域环流能量交换活跃,表现为中纬度高度脊加强北伸,从而把较低纬度的暖空气输送至北极区域,高纬度区域对流层中层呈现多极结构。这种多极空间结构是亚洲冷空气向南爆发的重要前兆信号。冬季北极阶段性增暖过程首先是中纬度高度脊加强北伸的结果。对影响东亚的极端严寒过程,乌拉尔附近区域的高压脊以及位于北美西部的高压脊加强北上、协同演变是至关重要的。2016年1月东亚极端严寒过程与2015年12月末北极快速增暖没有必然联系。     

1981—2018年中国东北地区秋冬季霾日变化及其与北极海冰的关系

利用中国东北地区1981—2018年166个地面气象观测站资料,定义了中国东北地区秋冬季霾日指数,分析了年际尺度上该地区霾日数与同期大气环流异常的内在关系。结果表明：中国东北地区秋冬季霾日指数存在显著的年际变化特征,欧亚—太平洋遥相关型(Eurasia-Pacific Teleconnection Pattern, EUP)负位相、东亚大槽偏弱等大气环流异常配置导致中国东北地区秋冬季霾的发生频次增加。巴伦支海与喀拉海北部海域是影响中国东北地区秋冬季霾日年际变化的海冰关键区,该区域海冰面积与霾日数呈显著负相关,北极海冰通过改变大气环流间接影响中国东北地区秋冬季霾日发生频次,当北极海冰异常偏少时,东亚冬季风偏弱,近地面风速偏低,环境湿度偏高,中国东北地区受东北亚异常反气旋西侧的异常偏南风控制,且受“EUP”负位相模态影响,东亚大槽减弱,有利于大气污染物和水汽向中国东北地区输送,该地区秋冬季霾的发生频次增加。     

全球热带海洋海表温度场异常对北极海冰的影响

本文利用1951−2021年哈德莱中心提供的海冰和海温最新资料以及美国国家海洋和大气管理局气候预报中心提供的NCEP/NCAR再分析资料,分析探讨了北极海冰70余年的长期变化特征,进而研究了其快速减少与热带海温场异常变化之间的联系,揭示了在全球热带海洋海温场变化与北极海冰之间存在密切联系的事实。结果表明,北极海冰异常变化最显著区域出现在格陵兰海、卡拉海和巴伦支海。热带不同海区对北极海冰的影响存在明显时滞时间和强度差异,热带大西洋的影响相比偏早,印度洋次之,太平洋偏晚。热带大西洋、印度洋和中东太平洋海温异常影响北极海冰的最佳时间分别是后者滞后26个月、30个月和34个月,全球热带海洋影响北极海冰的时滞时间为33个月。印度洋SST对北极海冰的影响程度最强,其次是太平洋,最弱是大西洋。全球热带海洋对北极海冰的影响过程中,热带东太平洋和印度洋起主导作用。当全球热带海洋SST出现正（负）距平时,北极海冰会出现偏少（多）的趋势,而AO、PNA、NAO对北极海冰变化起重要作用,是热带海洋与北极海冰相系数的重要“纽带”。而AO、PNA和NAO不仅受热带海洋SST的影响,同时也受太平洋年代际振荡PDO和大西洋多年代际AMO的影响,这一研究为未来北极海冰快速减少和全球气候变暖机理的深入研究提供理论支撑。     

三极地区雪冰中黑碳研究进展

黑碳被认为是除温室气体外对气候变暖贡献最大的辐射强迫因子.三极(北极、南极和青藏高原)地区是全球雪冰分布最集中的区域,沉积至雪冰中的黑碳可反映人类活动的历史变化,并可能导致反照率降低而影响物质能量平衡.通过系统回顾三极地区雪冰黑碳的研究方法、空间分布、时间变化及其造成的辐射强迫,得到的研究结果表明:由于处于不同的地理位...     

基于地面三维激光扫描强度数据的潮滩表层含水量估算

大面积潮滩表层含水量的测定是潮滩研究中的难题,传统的测量方法难以同时满足高效和精度的要求。地面三维激光扫描技术凭借其高精度、高分辨率以及主动性强等优点,已经高效运用在潮滩地形研究中。但是,对潮滩含水量进行有效分析,仅利用点云的空间几何信息是不够的,还需要对点云的强度数据进行挖掘。地面激光扫描仪提供了包含目标表面光谱反射特性的点云强度数据,利用强度数据可以有效地进行目标表面特性提取。本文提出了一种新的长距离地面激光扫描仪强度数据改正方法,对入射角和距离效应进行有效改正。利用Riegl VZ-4000长距离地面激光扫描仪建立室内含水量模型并对上海市崇明岛一处潮滩进行测试分析,同时收集26个潮滩沉积物样品并利用传统干湿称重法进行含水量验证计算。结果表明：相比于传统技术,利用改正后的激光强度值估算大面积潮滩沉积物表层含水量是一种精确和高效的方法。改正后的激光强度值与潮滩表层含水量存在幂函数关系,相关系数为0.961,估算精度为91.94%。     

北极地区地质构造及主要构造事件

北极地区范围很广,北极圈面积达2 100×10⁴ km²,区域地质复杂。通过对北极地区区域地质编图,笔者认为前寒武纪主要由波罗的、劳伦和西伯利亚三大克拉通,以及其间的微板块或地块组成。主要造山带包括新元古代-早寒武世的贝加尔造山带、晚志留世-早石炭世的加里东造山带、晚古生代-早中生代的海西造山带、晚中生代的上扬斯克造山带、新西伯利亚造山带与楚科奇-布鲁克斯造山带。根据北极地区区域地质构造特征,显生宙以来经历的构造事件大致包括:新元古代-早寒武世的贝加尔运动,致使波罗的古陆与斯瓦尔巴-喀拉地块碰撞造山;晚泥盆世-早石炭世的加里东运动,在劳伦古陆周边形成规模巨大的加里东造山带;晚古生代的海西运动,波罗的古陆与西伯利亚古陆的碰撞造山形成海西造山带;北极阿拉斯加-楚科奇微板块裂离加拿大边缘,侏罗纪加拿大海盆开始张开;早白垩世,阿拉斯加-楚科奇微板块继续与西伯利亚碰撞,阿纽伊洋(Anyui Ocean)消亡,形成上扬斯克-布鲁克斯造山带。受北极调查程度影响,许多问题有待进一步研究。     

Hydrologic and geomorphic processes in the Colville River delta, Alaska

The Colville basin drains the North Slope of Alaska and is one of several large Arctic river systems located within permafrost. The timing and style of fluvial processes in the earth's permafrost regions differ from those occurring in midlatitude settings. Moreover, in comparison to temperate-zone systems, rivers located entirely within permafrost perform most of their work during relatively short periods of time. This paper examines river ice hydrology and the resulting geomorphic processes that occur within the Colville delta, Alaska. Fluvial processes and landform development within the Colville delta occur after the flood-pulse is initiated by the breakup of river ice. During this 4-month period, the geomorphic processes are largely influenced by the movement of ice. The flood-pulse and accompanying river ice influences erosional and depositional processes and results in unique styles of sediment transport, deposition, and riverbank erosion.     

中国东部地区冬季气温与北极涛动的关系

利用NCEP/NCAR再分析资料、北极涛动（AO）指数序列及中国160个台站月温度资料,分析1951-2007年中国冬季气温与AO指数的变化特征及其相互关系。结果表明：1951-2007年AO与中国东部地区冬季气温基本呈正相关关系。中国东部地区冬季气温指数（IWT）与北极涛动指数（IAO）均逐渐增强,并有显著的年际和年代际变化,均存在准18 a的周期变化特征。从偏相关系数来看,在年际尺度上,西伯利亚高压对中国东部地区冬季气温的年际变化影响较大,而AO与冬季气温无显著相关关系;在年代际尺度上,AO对中国东部地区冬季气温的影响较显著,比西伯利亚高压影响大。东亚大槽偏弱时,中国冬季气温偏高,AO指数也偏高,反之则相反。在年际尺度上,东亚大槽对中国东部地区冬季气温的年际变化影响较大,而AO与冬季气温无显著相关关系;在年代际尺度上,AO和东亚大槽对中国冬季气温的变化影响均较显著。