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极地研究
国家海洋局极地考察办公室 中国极地研究中心
极地研究

国家海洋局极地考察办公室 中国极地研究中心

刘瑞源

季刊

1007-7073

polarresearch@pric.gov.cn

021-58713650

200136

上海浦东金桥路451号

极地研究/Journal Chinese Journal of Polar ResearchCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>Advances in Polar Science是集中反映南北极多学科考察研究成果的综合性学术刊物。它是极地科学工作者发表最新研究成果的园地，也是进行国际国内极地考察研究学术交流的窗口。 本刊主要刊登以极地为研究对象或以极地为探测平台的基础研究、应用研究和高技术研究成果，反映该领域的新发现、新创造、新理论和新方法。具体报道范围包括：极地冰川学、极地海洋科学、极地大气科学、极区空间物理学、极地地质学、极地地球物理学、极地地球化学、极地生物与生态学、极地医学、南极天文学，极地环境监测、极地工程技术、极地信息等。目前设有Reviews，Articles，Letters，Trend等栏目。 Advances in Polar Science（《极地科学进展》英文版，2011年由Chinese Journal of Polar Science【《极地研究》英文版】更名，创刊于1990年），季刊，每年3、6、9、12月份出版，科学出版社出版，国内外公开发行。 编辑部地址:上海市浦东新区金桥路451号，邮政编码:200136，电话:(021)58713650, 58713642传真:(021)58713642, E-mail: journal@pric.gov.cn,在线投稿
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    东西伯利亚陆架炭屑分布特征及其控制因素

    俞心婷任健边叶萍李中乔...
    113-127页
    查看更多>>摘要：炭屑是指示火灾事件的重要指标。全球变暖背景下，环北极地区野火频发，了解炭屑的产生、迁移和埋藏对理解北极气候变化的环境效应及陆源碳源汇过程具有重要意义，而前人对北极海域的炭屑研究十分匮乏。东西伯利亚陆架是全球最大的陆架区，接收和封存着巨量的陆源碳，也是海冰融化、沿岸侵蚀、周边野火频发最显著的地区，因此成为研究北极炭屑记录的重要区域。本文基于 2016 年首次中俄北极联合科学考察取得的表层沉积物样品，研究了东西伯利亚陆架区不同粒度炭屑的空间分布特征、输运方式及其控制因素。结果表明，东西伯利亚陆架区表层沉积物中炭屑总浓度为4。4×104～4。1×106粒·g-1，平均浓度为9。3×105粒·g-1。沉积物中炭屑呈现近岸粗、远岸细的总体分布特征。由于受到水动力、大气等长距离搬运，研究区炭屑颗粒以超细粒为主(平均占 83%)。河口水动力作用、沿岸侵蚀、大气传输、海冰搬运、水平向和垂向上的海流搬运等多重控制因素，可能共同影响炭屑的跨陆架输运过程。

    北极快速变化东西伯利亚陆架炭屑输运过程陆源输入

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    南极普里兹湾海底表层沉积物中重金属分布特征及其潜在环境风险评价

    张浩崔迎春邵和宾李升贵...
    128-139页
    查看更多>>摘要：为了解普里兹湾表层沉积物主要重金属的污染特征，本研究利用中国第29次南极考察航次获取的样品，分析了表层沉积物中钴(Co)、镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)、铅(Pb)和铬(Cr)等 6 种重金属的含量，探讨其分布特征，利用潜在生态风险指数法与地质累积指数法评价了普里兹湾表层沉积物重金属潜在环境风险。结果表明，普里兹湾表层沉积物中重金属元素平均含量从高到低依次为Zn>Cr>Cu>Ni>Pb>Co，分布整体呈现近岸低、远岸高的特征，表现出明显的沉积粒级富集效应。其空间分布特征也具有同源性，表明相似的物源供给与沉积过程。潜在生态风险指数评价结果表明，各调查站区均为低生态风险，重金属元素地质累积指数普遍小于 0，总体为清洁状态，其中综合潜在生态风险指数平均值为 7。45。相关性分析表明，除 Pb元素外，重金属元素间均表现出良好的正相关性，并与陆源表征元素 Ti 及沉积物平均粒径呈良好正相关性，与沉积物分选系数呈良好的负相关性。

    重金属海底表层沉积物来源分析生态环境风险评价普里兹湾

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    北极三维云结构的时空变化:季节变化

    冯时杰黄菲刘一凡张艺凡...
    140-156页
    查看更多>>摘要：本文基于 2007-2020 年多年气候月平均的CALIPSO云量的三维空间数据，研究了北极云量三维结构的气候态及季节变化特征。结果表明，北极的云量主要分布在大气边界层和对流层中，从边界层向上云量递减;水平空间分布主要表现出显著的海陆差异，云量最大值出现在北极大西洋扇区;垂向结构表现出对流层上下同位相变化的正压结构和低空大气边界层与对流层中上层反位相变化的一阶斜压模结构，在边界层中北冰洋海洋上空的云量大于北极陆地上空的云量，而在对流层中上层则正好相反。北极云量主要呈现出单峰型的季节变化特征，2-3 月云量最少，9 月云量最多。北极云量的季节变化主要体现在低空大气边界层云量的两个时空主模态变化中，第一模态主要反映了北极融冰期(5-10 月)和结冰期(11 月至次年 4 月)云量的反位相变化，方差贡献为 59。35%;第二模态则主要体现了深秋(10-11 月)和初夏(6-7 月)北极地区海陆差异的反位相变化特征，方差贡献为 19。22%。

    北极云量垂直结构季节变化海陆差异

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    基于Aqua卫星AIRS数据的南大洋大气逆温和逆湿特性研究

    许妍常亮李黎黎
    157-168页
    查看更多>>摘要：南大洋大气普遍存在着逆温和逆湿现象，其分布和变化对海-冰-气之间的物质和通量交换具有重要影响。利用Aqua卫星上搭载的大气红外探测器(AIRS)观测数据，提取了南大洋大气的逆温和逆湿特性，并研究了其时空分布与变化特征。此外，以全球无线电探空数据集的探测结果为参考值，分析了AIRS在进行大气逆温和逆湿探测过程中受到云量影响的特征。结果表明，AIRS 估计的逆温特性受云量的影响较小，在多云条件下AIRS也可精确地估计逆温特性。利用AIRS最新的第 7 版(V7)数据产品对 2004-2020 年南大洋大气逆温和逆湿的频率(强度)进行研究，发现秋冬季比春夏季高(强)，在龙尼冰架、罗斯冰架和南极半岛附近的海域的大气出现逆温和逆湿现象较其他区域更频繁，且强度更强。

    逆温逆湿南大洋Aqua卫星AIRS

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    基于哨兵1号影像浮冰形状特征的北极内尔斯海峡海冰运动信息提取方法

    杨帆刘婷婷雷瑞波
    169-182页
    查看更多>>摘要：内尔斯海峡是北极海冰输出的重要通道之一，从海峡流出的海冰对巴芬湾、拉布拉多海深层水的形成以及北极海冰物质平衡具有重要影响。由于海峡入口狭窄和海冰密集度较低，现有海冰运动反演算法较难从卫星影像上获取有效的海冰运动信息，从而限制了该区域海冰运动信息的提取。本研究提出了一种基于浮冰形状特征的海冰运动提取算法，该算法主要包括影像分割、浮冰提取和浮冰匹配 3 个步骤。使用该算法从 2019 年 2 月 20-27 日逐日哨兵 1 号影像中提取了内尔斯海峡的海冰运动信息，并结合人工制作的验证数据评估了该算法在浮冰提取和匹配过程的精度。结果显示该算法提取的浮冰形状参数平均误差为4。3%～8。48%、浮冰运动矢量的总体正确率为 84%、浮冰质心与运动速度的均方根误差分别为 0。171 km 和6。313 cm·s-1。对比SIFT，ORB和AKAZE三种基于特征追踪的海冰运动反演算法，该算法结果中海冰运动覆盖面积增加了 27。7%，精度提高约 39%。该算法不仅有效地提取了内尔斯海峡海冰运动信息，而且可为其他区域(如海冰边缘区)的海冰运动信息提取提供参考。

    内尔斯海峡海冰运动哨兵1号影像分割浮冰匹配

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    基于我国CMIP6模式的北极海冰厚度比较及评价

    王梓琦王晓春金梅兵喻小勇...
    183-198页
    查看更多>>摘要：本文选取了第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)中的 8 个中国地球气候系统模式，将这些模式的北极海冰厚度与华盛顿大学的PIOMAS海冰厚度同化产品进行对比，评估了所选模式1980-2014年北极海冰厚度多年平均空间分布和长期趋势，并通过泰勒评分法对各模式的模拟能力进行了量化。结果表明，无论3 月还是 9 月，所有模式均与PIOMAS存在差异，偏差位置主要集中在格陵兰岛北部、巴伦支海、白令海峡附近。模式均低估北极 3 月和 9 月海冰中心区域厚度，此外还普遍高估 3 月海冰边缘区厚度。其中空间分布与PIOMAS最为相近的模式为FIO-ESM-2-0，其次为FGOALS-f3-L模式。海冰厚度的长期趋势表明，海冰厚度整体呈下降趋势，并且 9 月的下降程度明显大于 3 月，与 PIOMAS长期趋势空间分布最为相似的模式为 NESM3。在此基础上，本文进一步对比了 82°N以北 3 种大气再分析资料、1 种卫星观测产品与 8 个CMIP6 模式的辐射分量，再分析资料及模式间辐射分量有很大的差别，其中有两个模式的辐射存在明显的异常，FGOALS-f3-L模式 3 月上行短波辐射和CIESM模式 9 月上行短波辐射严重偏小，这可能是由于模式模拟存在误差。

    CMIP6气候模式海冰厚度长期趋势短波辐射长波辐射北极地区

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    基于卫星重力和测高数据的格陵兰冰盖质量变化分析

    李光宇赵旭
    199-210页
    查看更多>>摘要：格陵兰冰盖全部融化将导致全球海平面上升 7 m，因此准确估计格陵兰冰盖质量变化过程对理解其对全球气候变化响应和反馈作用具有重要意义。基于Gravity Recovery and Climate Experiment(GRACE)卫星及后继卫星 GRACE-Follow On(GRACE-FO)提供的近 20 年的月时变重力场数据，以及 European Remote Sensing(ERS-2)、Envisat和 CryoSat-2 等卫星测高数据，本文对比分析了 2002 年 4 月—2020 年 12 月格陵兰冰盖质量变化特征。研究结果表明:(1)卫星重力点质量模型与卫星测高产品估计的质量变化趋势空间分布较为一致，均表明格陵兰冰盖边缘低海拔区域质量亏损严重而内部高原存在质量累积。(2)2002-2020 年格陵兰质量损失对全球平均海平面变化贡献为 0。73±0。01 mm·a-1。(3)格陵兰冰盖西南部和西北部对海平面变化的贡献占格陵兰总贡献量的 43。69%，为主要的海平面上升贡献区。(4)格陵兰冰盖流域尺度的分析表明，Goddard Space Flight Center(GSFC)点质量模型与卫星测高估计的结果更为一致。

    格陵兰冰盖海平面变化质量变化卫星重力和测高时空变化

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    1993-2022年罗斯海夏季感热和潜热通量的年际变化

    姚洁何海伦孙群于乐江...
    211-220页
    查看更多>>摘要：大气下垫面感热和潜热通量是海-冰-气耦合系统中重要的环境变量。基于欧洲中期天气预报中心(ECMWF)提供的第五代再分析资料(ERA5)，本文研究了 1993-2022 年南大洋罗斯海夏季月份感热和潜热通量的年际变化。1 月气候态分布显示，感热和潜热通量绝对值在空间上表现为陆架高海盆低。感热和潜热通量异常场的经验正交函数分析表明，前三模态累积方差贡献率超过 75%，第一模态空间型主要强调区域一致变化，且第一模态时间系数存在约 2。9 年和 4。4 年的变化周期。陆架区感热和潜热通量的年际变化具有非常高的相关性。另一方面，感热通量与风速和海-气温差具有较高相关性，潜热通量与风速和海-气比湿差具有较高相关性，这些相关系数具有明显的空间分布。研究量化了南大洋罗斯海夏季感热和潜热通量年际变化，初步探讨了感热和潜热通量年际变化影响因素，可为南大洋罗斯海海-冰-气相互作用研究提供参考。

    感热和潜热通量ERA5年际变化罗斯海南大洋

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    南极菲尔德斯半岛土壤产酶细菌的鉴定及其系统发育分析

    袁嘉琳党光珍王龙刘杰...
    221-231页
    查看更多>>摘要：本研究针对菲尔德斯半岛 10 个不同微生态环境的土壤细菌，采用专用产酶平板培养法和 16S rDNA测序法分别对分离菌的产胞外酶能力及系统发育进行了分析。结果显示:大多数产淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶、酯类水解酶和藻胶酶等的菌株主要分布在离海岸较近、动植物比较丰富的区域，而半岛内陆产酶菌的数量与种类较少。在 125 株产胞外酶菌中发现有 87 株产酶能力较高，且许多株可产两种以上的酶;另外所有分离菌均不产明胶酶、卡拉胶酶和几丁质酶。64 株产胞外酶能力较好代表菌的系统发育分析表明，它们共分布于 7 纲、17 属;其中产淀粉酶菌株为 3 纲、5 属，产蛋白酶菌株为 7 纲、14 属，产纤维素酶菌株为1 纲、1 属，产酯类水解酶菌株为 4 纲、7 属，产七叶苷酶菌株为 7 纲、13 属，产 DNA酶菌株为 5 纲、11属，产过氧化氢酶菌株为 2 纲、2 属，产氧化酶菌株为 1 纲、1 属。另外，还发现有 6 株菌可能为Pedobacter，Chryseobacterium，Flavobacterium和 Kaistella属内的潜在新种。上述结果为研究开发低温微生物和适冷酶提供了有价值的参考和菌种源。

    菲尔德斯半岛微生态环境土壤产酶细菌产酶能力检测16SrDNA系统发育分析

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    基于云模型的极地航行船舶驾驶员关键行为因素分析

    杨曌君席永涛胡甚平付姗姗...
    232-239页
    查看更多>>摘要：为系统性考虑人为因素对极地航行安全的影响，采用人为因素分析及分类系统和行为影响因子，结合船舶极地航行的实际情景特征，利用调研数据和云模型正向云发生器算法，构建了极地航行船员人为因素分析及分类模型。该模型包含 49 种驾驶员行为子因素，以识别极地航行船舶驾驶员人因失误的关键行为因子。结果显示:导致极地航行船员人因失误的关键行为因素来自不安全监督、不安全行为的前提条件和不安全行为层级的 28 个子因素。关键行为因素的识别有助于研究人员和管理者有针对性地采取有效措施，防止人为失误的发生以提高船舶极地航行安全水平。

    船舶航行极地水域人为因素人为因素分析及分类系统云模型

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