东南极Dome A冰雷达探测: 冰厚分布和冰下地形

Dome A(冰穹A)位于东南极冰盖中央, 是南极冰盖最高点. 冰盖演化模式显示, Dome A区域很可能保存了过去超过百万年的地球古气候和古环境记录, 被认为是深冰芯钻孔的理想位置. 冰厚和冰下地形是模式评估冰芯年代尺度和深冰芯钻孔选址的重要依据. 中国第21次和24次南极科学考察(CHINARE 21, 2004/05; CHINARE 24, 2007/08)期间, 车载冰雷达系统被用于Dome A区域中心30 km×30 km范围内冰盖的三维调查, 成功获得高分辨率、高精度冰厚和冰下地形数据, 得出140.5 m×140.5 m网格分辨率冰厚分布和冰下地形DEM. 调查结果显示, Dome A中心方形区域内的冰厚平均值为2233 m, 冰厚最小值1618 m, 昆仑站位置冰厚最大, 为3139 m; 冰下地形起伏相对剧烈, 海拔范围949~2445 m, 呈现典型、清晰的山地冰川作用地貌格局, 很可能反映了冰盖早期的演化过程. 依据冰厚分布和冰下地形特征, 认为昆仑站位置适合开展首支分辨率高、年代久远深冰芯的钻探. 不过, 冰盖内部层序结构和冰底消融情况仍需进一步研究确定.     

南极格罗夫山地区冰川运动规律DINSAR遥感研究

格罗夫山地区是东南极冰盖上重要的岩石露头区, 其对流向Lambert冰川的冰流起到了很强的阻挡作用. 角峰和冰下山脉的存在使得该地区的冰流十分复杂, 利用常规地面观测手段无法全面了解该地区的冰川运动规律. 本研究选取覆盖该地区的ERS-1/2 SAR和JERS-1雷达影像, 分别采用三路和四路差分INSAR方法, 提取了格罗夫山及其东部地区的冰流速场, 并利用该地区的相关资料进行了对比验证. 研究表明DINSAR技术是精确测量南极内陆冰盖地区复杂冰流的有效手段, 而L波段较C波段更适于该类地区复杂快变冰流的测量.     

基于冰雷达探测的东南极冰盖中山站-昆仑站考察断面复冻结冰结构

<正>冰雷达探测获得的复冻结冰结构(Freeze-on ice)是由于汇集于冰盖底部的水热传导冷却,或当水从冰下山谷谷壁被挤迫而上遭遇超级冷冻时而重新冻结的冰体与周围其他冰体的热力学和晶体结构产生差异的结果.复冻结冰在揭示冰盖底部过程,估算吸积冰分布,寻找冰下湖、底部融化区以及年代较古老的冰样等方面有着重要的应用.研究区域中国中山站-昆仑站冰盖考察断面所在的伊丽莎白公主地兰伯特冰川流域的冰川学环境是人类所     

中国南极内陆科考队出征南极冰盖最高点

2011年12月16日．中国第28次南极内陆科考队8辆雪地车拖拽着22个雪橇浩浩荡荡向南极冰盖最高点冰穹A的昆仑站进发,开启了漫长而艰辛的南极内陆冰盖之旅。中国极地研究中心冰川学研究室崔祥斌的冰雷达探测研究工作也随之正式展开。图为安装在雪地车的两套冰雷达的车外天线装置,     

南极冰盖中山站-Dome A断面表层雪内δ~(18)O分布

测试了中国南极考察内陆冰盖考察沿线约1248km断面上(中山站至DomeA)表层雪中氧稳定同位素组成.通过回归分析得出了δ18O-气温(T)分布梯度、δ18O-海拔(H)高度效应和年均温-海拔效应递减率分别为-0.84‰/℃,-1.1‰/100m和1.31℃/100m,分析过程均通过99.9%的置信度检验.     

南极冰盖中山站-Dome A断面表层雪内δ18O分布

测试了中国南极考察内陆冰盖考察沿线约1248 km断面上(中山站至Dome A)表层雪中氧稳定同位素组成. 通过回归分析得出了δ¹⁸O-气温(T)分布梯度、δ¹⁸O-海拔(H)高度效应和年均温-海拔效应递减率分别为–0.84‰/℃, –1.1‰/100 m和1.31℃/100 m, 分析过程均通过99.9%的置信度检验.     

南极冰盖最高点满足钻取最古老冰芯的必要条件: Dome A最新实测结果

在极地冰盖, “低温、低积累率”是获取古老冰芯的必要条件之一. 通过南极冰盖最高点Dome A(冰穹A)自动气象站连续记录的2005年和2006年10 m深度雪温数据, 得到Dome A的多年平均气温约为-58.3℃, 较东南极冰盖分冰岭的其他冰穹如Dome C, Dome F, Dome B以及Vostok均低, 是迄今地球上实测最低年平均温度; 从雪冰气温代用指标δ¹⁸O和δD测值看, Dome A在上述地点中亦最低.自动气象站记录的雪面高度数据表明2005~2006年间Dome A年积累率约0.01~0.02 m水当量, 是迄今在东南极冰岭测得的最小积累率. Dome A低温、低积累率特点是寻找年代超过1 Ma冰芯的必要条件.     

末次冰消期冰融水事件与气候突变

末次冰消期, 巨量的冰盖从大陆和海面上消融, 导致全球平均海平面上升120~140 m. 从地质记录中至少识别出3次规模巨大的冰盖快速融化和冰融水倾泻事件, 按照发生时间先后, 分别被命名为19 ka-MWP, MWP-1A和MWP-1B事件, 其中备受关注的MWP-1A事件发生在~14.2~13.7 ka BP. 然而, 对MWP-1A事件的确切发生时间和冰融水的来源问题争议很大, 传统理论认为北大西洋淡水注入事件会引发温盐环流强度减弱, 甚至完全关闭, 因此争论的焦点在于建立合理的冰融水事件与气候突变的相互关系. 本文中总结了各类地质记录与模拟结果, 发现重大的冰融水事件并没有导致气候的大幅度变冷, 重要的气候反转期与大规模的冰融水倾泻事件之间并不一定存在因果关系. 末次冰消期的冰融水事件只是微弱地影响了大洋温盐环流的强度, 未来的研究需要重新评价淡水对气候系统的反馈作用.     

东南极洲冰盖表层雪的地球化学特征和分带

依据在东南极洲冰盖采集的表层雪样品, 分析获得氢氧稳定同位素比值、可溶性杂质——阴阳离子含量、不可溶性杂质——微粒含量, 探讨东南极洲冰盖表层雪的地球化学特征. 目的是研究东南极洲冰盖表层雪的地球化学分区以及不同区域对应的物质来源和水汽输运途径. 研究发现, 从冰盖边缘到内陆, 反映水汽来源的氢氧稳定同位素比率系数S₁, d₁ (δD = S₁δ^18O + d₁) 的关系在海拔2000 m附近出现转折; 表层雪中Cl^-/Na⁺的重量比值在海拔2000 m以下接近海盐中Cl^-/Na⁺的重量比值, 2000 m以上则高于海盐中的比值达两倍; 非海盐性的Ca²⁺离子和细颗粒微粒含量在2000 m以上升高. 2000 m以下随海拔增高, 可溶-不可溶性杂质含量减少. 在海拔800 m以下的大陆冰盖沿岸区为高杂质含量区. 结合物质输运过程, 上述特征说明, 在东南极洲冰盖海拔2000 m以上是大尺度经向环流作用区, 物质来源于远源输运. 2000 m以下是中尺度高纬海洋和冰盖边缘带强气旋作用区, 输运的物质来源于高纬海区. 其中, 800 m以下是沿岸气旋作用区.     

基于ICESat/GLAS,SRTM DEM和GPS观测青藏高原纳木那尼冰面高程变化(2000～2010年)

气候变化所导致的冰川加速消融及冰川冰储量的减少将显著影响区域水资源和水循环,而冰川厚度的变化是反映这一过程的关键指标.利用ICESat/GLAS数据与SRTMDEM数据,并结合冰面差分GPS实测数据,通过监测喜马拉雅山脉西段纳木那尼冰川的冰面高程变化,来估算其冰川厚度变化.在方法上,首先利用非冰川区的ICESat高程数据对SRTM DEM高程精度进行评价,然后选择控制点对SRTM DEM进行配准并再次评价,SRTM DEM水平位置偏移为138 m,配准后的SRTM DEM与ICESat高程差平均值为-0.1 m,标准差为11 m,最后利用校准后的SRTM DEM与ICESat/GLAS,计算2000~2009年纳木那尼冰面高程的变化.研究结果表明,纳木那尼冰川在2000~2009年间的平均减薄速率为0.63±0.32 m/a,这与利用差分GPS测得的2008~2010年间冰川平均减薄速率0.65±0.25 m/a接近.研究结果也发现纳木那尼冰川的减薄速率整体上随着海拔的升高而逐渐减小.普兰县气象资料分析表明纳木那尼冰面的快速消融主要是由当地气温升高所致.     

嫦娥一号探测器发现月球正面 “玉兔&rdquo|火山

月面白天日照情况下, 高海拔、高反照率地区反射阳光产生的辐射状光线, 会对其周围海拔低、地形变化缓慢、反照率低的地区带来显著的“灯下黑”照明效应的影响, 甚至把这些地区的地貌从光学波段 “隐藏” 起来. 利用嫦娥-1绕月探测器激光测高得到的地形DEM模型, 对比重力探测的历史结果, 在月球正面风暴洋西部(中心位于(14°N, 308°E)处), 从“灯下黑”区域新认证了一个直径约300 km, 高度约2 km的火山——暂时称为“玉兔”山. 还修正了“玉兔”山以北300 km左右的“桂树”火山三维地形. 该发现对研究月球正面演化过程有重要的参考价值.     

南极洲万达盐湖中硼的分布和停留时间

万达盐湖位于南极横断山脉的赖特谷(77°32′S、161°31′E).湖呈东西向延伸,北、南两侧分别与阿斯加德和欧林巴斯山的高岩墙相接.湖区是由粗玄岩覆盖的、被煌斑岩侵入的中生代及古生代的花岗岩系组成.现代万达湖长5.6km、宽1.Skm,西侧最大水深68.8m.湖水面终年被厚4m的冰层所覆盖,冰面海拔123m. 万达湖是一典型的双季回水湖,湖水分两层,54m深以上水为淡水层,54m以下为卤水     

东南极780年来DT263冰芯中的火山喷发记录研究

地球上的火山活动使南极冰盖中沉积了超高含量的非海盐硫酸根离子. 通过对东南极Dome A边缘DT263冰芯进行的离子成分化学分析, 得到了详尽的硫酸根离子记录. 利用火山定年标志层并结合Na⁺季节性变化特征进行定年, 确定冰芯连续积累了780年(1215~1996年). 1800~1460年期间当地年均积累率强烈低于该阶段前后的积累率, 该时期与已在北半球找到众多存在证据的“小冰期”气候事件时间相吻合. 火山成因的非海盐硫酸根离子浓度异常峰值说明冰芯中明显记录了至少17次火山活动. 对比其他几支南极冰芯, 一些著名火山信号的强度存在明显差异, 可能与不同冰芯钻探地点积累率、微地形、冰雪的原地堆积和重新分配作用差异、火山物质传输途径的不同、以及硫酸根离子化学分析测量技术等因素有关. 南半球中、高纬度地区的火山喷发对南极冰雪内火山信号强弱的影响明显大于低纬度地区的火山.     

南极菲尔德斯半岛苔藓泥炭层14C测年

根据南极菲尔德斯半岛海岸阶地面上苔藓泥炭层剖面上、中、下3层泥炭的14C数据,推得该苔藓泥炭层上段的平均累积速率为0.195 mm·a-1,下段为0.069 4 mm·a-1. 由下部苔藓泥炭的14C数据和下段平均累积速率,推得该地区海拔18 m的海岸阶地形成时间应略早于4 300 aBP,且自4 300 aBP以来这里的海滩一直处于稳定上升状态. 相应这个地区的冰盖解体与冰退过程也应早于4 300 aBP.     

吉林长白山地晚更新世冰川作用

长白山(2749 m)是中国东部晚更新世以来存在冰川作用典型山地之一, 在天池周围海拔2000 m以上保存着良好的冰川侵蚀与堆积地貌, 在火山锥体内侧与外侧构成“口内口外”模式的冰斗冰川. 冰川的发育依托独特的火山地质与地貌大背景, 保存完好的冰斗、槽谷、冰坎、磨光面以及冰碛垄等, 显示研究区在末次冰期有过多次冰川作用. 通过对冰碛物光释光(OSL)年代测定, 结合冰川地层与火山地层的相互关系以及火山岩的K-Ar、高精度铀系不平衡测年(TIMS)、电子自旋共振(ESR)等年代结果, 确定长白山地区发生两次冰进作用, 即黑风口冰进, 分布于火山锥体的西坡和北坡海拔2000~2100 m处, 冰进时段为距今20 ka左右, 属于末次冰盛期(LGM)的产物; 气象站冰进, 分布的海拔高度为2400~2600 m处, 冰川作用发生在11 ka前后, 属于晚冰期的产物, 其发生可能受到全球性新仙女木降温事件的影响. 末次冰盛期冰川发育的规模大于晚冰期. 在相似的季风系统影响下(冬雨雪型), 长白山末次冰期的冰川序列与东亚沿海其他冰川发育地区, 如中国台湾、日本等地具有一定的时空耦合性.     

一次单体雷暴云的穿云电场探测及云内电荷结构

自行设计制作了携带GPS的强电场探空系统, 可以获取探测路径上的电场垂直分量、温度、相对湿度和GPS定位数据. 2008年夏季, 在地面大气平均电场仪以及一部X波段天气雷达的配合下, 在甘肃平凉地区进行了雷暴云内的电场探空实验, 获得了中国内陆高原地区雷暴云内的电场廓线资料. 通过对一次过顶雷暴活跃阶段的探空资料分析, 表明在雷暴云及其下边界存在4个电荷区域: 在海拔高度4.3~4.5 km之间(云底)存在一个负屏蔽电荷层; 在4.5~5.3 km存在一个正电荷区, 对应3~2℃温度层; 在5.4~6.6 km存在一个负电荷区, 对应温度–3~–10℃; 在6.7~7.2 km存在一个正电荷区, 对应温度–11~–14℃. 本文提供的观测结果支持中国内陆高原地区雷暴云内(0℃层之上)存在三极性电荷结构, 但下部正电荷区较正常三极性结构要强的结论.     

我国光学干涉仪对中高层大气风场的首次观测

子午工程光学干涉仪安装在河北省境内的国家天文台兴隆园区(40.2°N,117.4°E),于2010年4月开始观测运行,探测峰值高度在87,98和250km的OH892.0,OI557.7和OI630.0nm的气辉辐射.设备从4月5日到5月12日共38d的观测运行表明,光学干涉仪成功地进行了中高层大气风场的地基观测,获得了大气风场的观测数据.分析结果表明:风场数据具有非常明显的逐日变化,观测期间内,在87,98,250km高度区域内的经向风和纬向风的平均值分别处在-16.5～8.7和-5.4～7.6m/s,-24.4～15.9和2.3～23.0m/s,-43.6～1.5和-22.6～49.3m/s之间.与HWM93模式结果比较,87和98km峰值高度的气辉反演风场的平均分布与模式之间存在较好的一致性,半日潮变化相当明显;250km高度的热层大气风场的探测结果与经验模式有较大的差异.观测结果表明,子午工程光学干涉仪是一个适合观测中纬地区中层顶和热层风场的地基探测设备.     

慕士塔格海拔7010 m冰芯中记录到的切尔诺贝利核泄漏事件

慕士塔格7000 m海拔处钻取的一根长度为41.6 m长的冰芯中的总β活化度随深度变化不仅记录到了1963年热核试验所产生的放射性参考层, 而且更清楚地显示了1986年切尔诺贝利核泄漏灾难所产生的放射性峰值. 这标志着这一核灾难事件清楚地保存在中国西部帕米尔高原高海拔冰芯记录中, 而且可以作为附近高海拔地区冰芯定年中另一个重要的放射性参考层.     

长江三峡ADP流速剖面特征及其水文地貌环境意义分析

2002年5月21日至6月2日间, 利用ADP等仪器对重庆至宜昌段三峡河床进行了纵剖面流速及地形的测试. 工作期间的流量小于15000 m³/s. 结果表明重庆至万县段流速与河宽成正比, 最高流速达3.0~4.0 m/s, 一般出现在河宽大于1000 m, 水深小于20 m, 由巨砾和卵石滩组成的碛滩部位, 过水断面面积很小. 相反, 低流速出现在水深较大的河床部位, 河宽小于500 m, 河谷呈准“U”字型, 过水断面面积较大. 万县往下至奉节河段, 最大流速基本都出现在水深大于50 m的峡谷河床部位, 流速大于上部碛滩河段, 河宽较小(小于600米), 河床呈“V”字型, 过水断面面积较小. 奉节至秭归河段, 水深大的部位, 河宽小(小于500 m), 河床呈“W”字型, 过水断面面积较大, 流速变小. 研究表明过水断面控制着流速分布. 秭归~葛洲坝之间出现缓流区(包括西陵峡), 流速小于1.0 m/s, 为葛洲坝建坝后效应. 另 外, 葛洲坝建坝25年来河床明显淤积, 库区河床淤积抬高达20 m, 并且出现水面壅水现象, 向上游可延伸150 km. 坝下底床出现15~20 m的冲刷现象.     

我国海南上空中高层大气潮汐风场的首次观测分析

海南富克(19.5°N, 109.1°E)流星雷达是我国低纬地区第一台探测中高层大气风场的雷达. 利用该雷达观测的2009年春季近3个月的风场数据(2月1日至4月20日), 第一次给出了我国低纬地区80~100 km高度范围内大气周日潮汐、半日潮汐及平均风随时间、高度的变化情况. 分析结果表明: 在春季, 我国低纬上空中层顶区存在非常强烈的大气潮汐波, 并且大气周日潮的幅度明显大于半日潮, 周日潮幅度的最大值(约100 m/s)出现在经向风场中. 周日潮和半日潮的相位在垂直方向上向下传播. 与大气潮汐波线性理论模式GSWM02比较表明, 富克周日潮与模式有较好的一致, 而半日潮汐波与模式有较大的差异.