无人机在南极科学研究的应用:进展与展望

无人机作为一种新兴的低空遥感平台,具有多种类型的平台和载荷。尽管南极的自然条件严酷,无人机的应用范围仍涵盖了南极基础和应用科学的诸多领域。首先,论述了南极的环境条件对操作无人机的特殊影响,包括气象、电磁场、光照等因素。然后,对目前无人机在南极考察与科学应用中的研究现状做了系统的检索,在收集到的104篇全部相关资料中,梳理了发表时间、主流的期刊、研究区、国家与研究机构等内容,分7个主要应用领域综述了代表性文献,具体包括航空、大气、海冰与冰山、冰川、地貌与地磁、生态‐植被、生态?‐动物, 并全面回顾了中国南极科学考察中的无人机发展历程和重点成果。最后,总结南极无人机应用领域研究的不足之处,并阐明了未来发展趋势和建议。     

北极东北航道维利基茨基海峡海冰时空变化及适航性分析

利用2002—2013年的海冰密集度数据对北极东北航道通航关键区域——维利基茨基海峡的海冰分布特征和通航性进行了分析研究。结果表明,近十年来从8月中下旬到10月中旬海峡海面状况适合船舶航行;海冰冰情年际变化很大,对维利基茨基海峡通航天数有明显的影响;海峡每年可通航时间基本在40 d以上,其开通时间年际变化较大,从7—9月不等,而结束时间相对集中在10月份。     

2000—2019年北极多年冰时空变化分析

海冰是北极生态系统最重要的组成部分之一,同时也是北极气候变化的指示器。多年冰是海冰组成中最重要的部分之一,研究北极地区多年冰的时空变化能更深度地揭示极地气候的变化。本文基于美国国家冰雪数据中心(NSIDC)提供的海冰冰龄和冰厚数据,分析了2000—2019年北极多年冰范围和冰龄分布的时空变化特征以及冰厚和体积的时空变化特征。同时结合欧洲中期天气预报中心(ECMWF)提供的再分析数据,对多年冰变化开展归因分析。结果表明,研究期内北极多年冰主要分布在北极中心海域,占比65.6%。相较于2000年,2019年多年冰范围和5年及以上海冰比例呈明显缩减趋势,分别减小1.61×10⁶ km²和21%,其中楚科奇海和波弗特海海域减小速率最快。2011—2019年多年冰平均厚度是2.35±0.18 m,结冰期冰厚、体积增加量的年际间波动较大,融冰期的减小速率普遍大于结冰期的增加速率。在各类环境参量的相关性分析中,2 m空气温度、海表面温度与多年冰的变化有显著的负相关关系,相关系数分别为–0.78和–0.77。在全球变暖和“北极放大效应”影响下,未来北极海冰特...     

2014年夏季北极东北航道冰情分析

使用2003—2014年6—9月份的AMSR-E和AMSR-2海冰密集度数据计算了北极海冰范围, 并获得海冰空间分布图。通过分析得出, 2014年北极夏季海冰范围在数值上与2003—2013年的多年平均值很接近, 在空间分布上与多年中值范围相比主要表现为两个方面的不同：(1)2014年夏季拉普捷夫海及其以北海域海冰明显少于多年中值范围, 9月份冰区最北边界超过了85°N;(2)巴伦支海北部斯瓦尔巴群岛至法兰士约瑟夫地群岛区域海冰范围明显多于多年中值范围, 而且海冰范围在8月份不减反增, 冰区边界较7月份往南扩张了约0.8个纬度。2014年夏季在拉普捷夫海以南风为主, 而在巴伦支海以北风为主。南风将俄罗斯大陆上温暖的空气吹向高纬地区, 造成高纬地区温度偏高, 促进拉普捷夫海海冰融化, 并使海冰往北退缩。北风将北冰洋上的冷空气吹向低纬地区, 造成巴伦支海的气温偏低, 不利于海冰的融化, 同时北风使海冰往南漂移扩散, 造成巴伦支海北部海冰范围在2014年偏多。2014年北地群岛航线开通时间范围大约在8月上旬到10月上旬, 时长约两个月。新西伯利亚群岛及附近海域的开通时间稍早于北地群岛, 但关闭时间比北地群岛晚, 所以 2014年东北航道全线开通的时间主要受制于北地群岛附近海冰变化。