南极航空地球物理调查GPS数据后处理方法试验

监测和预测冰盖的行为和演化趋势对于研究未来全球气候及海平面变化具有重要的科学意义。地球物理探测成为极地现场考察中最重要的技术手段并取得巨大成功,而航空地球物理的独特优势成为极地科考最有发展潜力的研究方向。经过多年努力,中国成为第4个拥有极地航空地球物理科学考察能力的国家,并在中国第32次南极考察期间完成东南极伊丽莎白公主地(PEL)数千平方千米的航空地球物理探测任务。对于航空地球物理勘探而言,航空测点定位是首要而基础性的工作,本文针对航空地球物理测量中GPS定位数据后处理工作目标,通过一系列的方法和软件对比试验,评价GPS后处理精度误差和应用效果,在试验基础上开发相应的软件完成GPS数据和各地球物理方法数据的匹配连接,进而总结极地航空地球物理GPS数据后处理工作流程,形成实用化的极地航空地球物理GPS数据后处理方案,对后续工作具有指导意义。     

极地冰川底部微生物多样性及对气候变化响应的研究概况及其前景

极地冰盖/冰川底部微生物的生命形态特征及其适应机制研究是当前最前沿的方向之一。越来越多的研究表明: 极地冰盖/冰川底部存在液态水和有机质, 可以为微生物生存提供生境。此外, 微生物参与冰盖/冰川底部地球化学风化过程, 对受气候变化驱使的环境变化尤为敏感。围绕着极地冰川底部微生物多样性及其对气候变化响应的研究主题, 重点介绍极地冰川底部微生物的生命形态特征、可能来源、所参与的地球化学反应机制以及与C、N循环的相互作用。旨在为未来关于冰川底部的研究提供参考。     

南极冰下地形测绘路线规划及制图研究

南极冰下地形测绘在国际上还没有全面开展,获取南极冰下地形为研究南极冰盖运动机理,了解南极冰下全貌具有重要意义。本文通过对南极Dome A核心区域冰下地形测绘实践,并对冰下地形图成图方法进行阐述,得出适合现阶段南极冰下地形测绘的最优方法——深冰雷达探测法。通过严密的规划测线,可以勘测不同比例尺和精度的冰下地形图,直观地获取冰下形态,为研究南极冰盖运动机理提供重要依据进行。     

南极中山站至Dome A剖面表面雪样氧同位素组成

运用质谱技术 ,测定了南极中山站至 Dome A剖面 1 998/1 999年度表面雪样氧同位素组成。结果表明 ,表面雪样氧同位素组成变化范围相当大 (- 2 2 .5 1‰ - - 5 0 .6 7‰ ) ,且具有随距中山站距离逐渐增大、海拔高度逐渐增加而逐渐减小的趋势。线性回归分析显示表面雪样氧同位素组成与距中山站距离、海拔高度和纬度存在着很好的相关性 ,这实际上反映出稳定同位素组成和温度之间的密切联系     

2009年春夏季北极海冰运动及其变化监测

极地海冰对全球气候变化具有指示作用,北极海冰监测对全球气候环境变化研究意义重大。利用中国第3次北极科学考察（CHINARE-2008）长期冰站获取的海冰物质平衡浮标数据和MODIS影像对北极海冰运动及其变化进行监测。结果表明MODIS影像分类得到的海冰密集度效果较好,海冰与海水之间界线清晰。4月16日至30日长期冰站在自西北向东南的漂移过程中,海冰逐渐分裂,密集度下降,速度总体上不断减小。4月30日至5月19日期间海冰密集度变化比较大,尤其是5月8日,海冰密集度突然升高。结合对漂移轨迹的分析发现,这可能是受大风、洋流等因素影响,海冰产生回旋运动导致的。5月19日至7月6日海冰密集度上升,在格陵兰岛附近海冰运动受地形影响产生聚集现象,因此在该区域海冰密集度呈现上升趋势。     

Sea ice thickness measurement in spring season in Bothnian Bay using an electromagnetic induction instrument

As an important component of the cryosphere,sea ice is very sensitive to the climate change.The study of the sea ice physics needs accurate sea ice thickness.This paper presents an electromagnetic-induction(EM) technique which can be used to measure the sea ice thickness distribution efficiently,and the successful application in Bothnian Bay.Based on the electromagnetic field theory and the electrical properties of sea ice and seawater,EM technique can detect the distance between the instrument and the ice/water interface accurately,than the sea ice thickness is obtained.Contrastive analysis of the apparent conductivity data obtained by EM and the value of drill-hole at same positions allows a construction of a transformable formula of the apparent conductivity to sea ice thickness.The verification of the sea ice thickness calculated by this formula indicates that EM technique is able to get reliable sea ice thickness with average relative error of only 12%.The statistic of all ice thickness profiles shows that the level ice distribution in Bothnian Bay was 0.4-0.6 m.     

Determination of ice thickness, subice topography and ice vol-ume at Glacier No. 1 in Tien Shan, China by ground penetrating radar

We describe a radio-echo sounding (RES) survey for the determination of ice thickness, subglacial topography and ice volume of Glacier No. 1 , in Tien Shan, China, using ground-penetrating radar (GPR). Radar data were collected with 100-MHz antennas that were spaced at 4 m with a step size of 8 m. The images produced from radar survey clearly show the continuity of bedrock echoes and the undulation features of the bedrock surface. Radar results show that the maximum ice thickness of Glacier No. 1 is 133 m, the thickness of the east branch of Glacier No. 1 averages at 58. 77 m while that of the west branch of Glacier No. 1 averages at 44. 84 m. Calculation on ice volume indicates that the ice volume of the east branch of Glacier No. 1 is 51. 87 × 106 m3 and that of the west branch of Glacier No. 1 is 20. 21 × 106 m3. The amplitude of the undulation of the bedrock surface topography revealed by radar profiles is larger than that of the glacier surface topography, indicating that the surface relief does     

南极内陆冰盖表面地貌特征监测系统设计及应用分析

南极内陆冰盖表面的特征与冰盖表面年际降雪量、冰盖表面风速有关,冰盖表面地貌特征主要包括雪面粗糙度、雪层软硬度,这些特征对内陆车队行进过程中的设备运输具有重要的参考价值。文中提出了车载自动化监测冰盖雪面特征的方法,并进行了监测系统的设计与数据分析;该系统包括以雪地车颠簸幅度代表的雪面凹凸程度(即雪面粗糙度),以GPS模块监测车辆行进距离,以激光测距监测雪地车车辙深度来表征雪面软硬度。通过数据采集系统的实时监测软件平台,实现了冰盖表面地貌特征的监测;该系统分别于2012年11月和2014年11月在中国第29次南极和31次南极考察中进行了监测应用,通过对以上监测数据的分析,初步给出了中山站至昆仑站沿途的冰盖表面粗糙度及雪面软硬度结果。     

PISM冰盖模式对Amery冰架流速场模拟的适用性

在全球气候变暖的背景下,冰架系统是监视和预测冰盖稳定性的理想研究区域。然而传统的冰架观测与调查方法只能从某一侧面揭示冰架的运动状态和演化信息,无法预测其未来变化;冰盖模式作为非常有潜力的数值计算方法,成为研究和预测冰盖/冰架演化的热点领域。Lambert冰川-Amery冰架系统是东南极冰盖最大的冰川系统,对于研究东南极冰盖的物质平衡和冰盖稳定性具有重要意义。使用PISM冰盖模式,对该冰川系统的流动过程进行模拟,得到冰表面流速场数据,并将模拟流速场与实测数据进行对比,发现两者在大部分区域吻合较好,但在冰架前缘处呈现出一些差异。进一步讨论差异可能的来源以及模拟可以改进的地方。     

渤海湾南港工业区港池航道回淤研究

天津南港工业区位于渤海湾典型的淤泥质海岸,其港区为环抱式有掩护的平面布局,规划建设10万吨级航道。为准确预测港池航道的泥沙回淤状况,采用双向嵌套网格建立波浪潮流共同作用下的泥沙运动数学模型,考虑波浪辐射应力作用,以及波浪引起的紊动和波浪增强海床底部切应力对悬沙输移的影响。模型选取现场实测大潮作为代表潮,以工程海域附近测波资料的能量加权平均结果作为代表波,对邻近的天津港15万吨级航道年均回淤进行了验证,确定数学模型中相关泥沙运动与底床冲淤的计算参数。在此基础上,数学模型预测了南港工业区规划的港池航道总的年均回淤量,与天津港主航道资料类比,计算的南港工业区港区10万吨级航道泥沙回淤分布与淤积总量是合理的。