(一)极地科学考察
南极科学考察在南极雪冰环境研究、普里兹湾—格罗夫山大地构造演化研究、格罗夫山的古气候环境研究、冰穹A的天文观测与研究和极区等离子体云的形成过程与机制研究等领域均获得国际一流科学成果。[77]在第22次南极考察度夏期间,考察队按计划全部完成了各项科考项目和后勤保障工作。其中,在对格罗夫山进行的第4次综合考察中,考察范围覆盖广泛,包括陨石搜集、地质考察、冰盖测绘、星地遥感等。历经4次格罗夫山陨石回收,目前我国拥有南极陨石9 834块,总数位居世界第3位。在2005年12月24日至2006年2月19日执行的南极格罗夫山综合考察中,共搜集陨石5 354块;开展了测绘、遥感和地质等多方面调查工作,获取了大量宝贵的第一手资料。2006年2月19日上午9时(北京时间),格罗夫山内陆冰盖考察队顺利返回中山站。[78]同时,极地科学考察的发现推动了相关研究中心的成立。2006年4月19日,中国南极陨石专家委员会第3次会议在北京召开。会议研究了有关成立南极陨石联合研究中心等事宜。[79]
在南极科学考察如火如荼进行之时,北极的科学考察工作也取得不小的进展。中国北极黄河站自2004年建成以来,我国科研人员已经开展了大量的观测、监测和研究工作,内容涉及地质学、气象学、高空大气物理学、生物生态学、海洋生物学、环境学、物理海洋学、冰川学和火地测量学等多个学科。[80]2010年8月20日,中国第4次北极科学考察队领队吴军、首席科学家余兴光率领14名考察队队员登临北极极点,这是中国北极科学考察队首次依靠自己的能力到达北极极点并开展科学考察工作,实现了我国北极考察历史性的突破。同日,执行中国第4次北极科学考察任务的“雪龙”号到达北纬88°26′,创造了中国航海史上的新纪录。[81]北极科学考察研究主要围绕海洋环境变化和海-冰-气系统变化过程的关键要素考察、极区海洋环境快速变化的地质记录及其对我国气候的影响、北极及亚北极海域生态系统学考察、北极海冰快速融化下北冰洋碳通量和地球雪水循环等重点学科展开工作,取得了阶段性进展。
(二)极地科学研究
进入21世纪以来,中国科学家在极地冰川学、海洋学、地质学、生物生态学、大气科学、日地物理学等领域积累了大量观测数据,建立了极地科学数据和标本样品的共享平台,获得了一些重要的科学新发现,取得了一批高水平的科研成果,为人类认知极地作出了积极贡献。
(1)在东南极内陆冰盖考察方面取得了重大突破。自1996年起,中国实施了6次内陆冰盖考察,2005年和2008年成功开展了南极内陆冰盖最高点——冰穹A多学科综合考察,建立了中山站,拥有冰穹A完整的冰川学、气象学观测断面,首次在冰穹A钻取超过100米的冰芯,获得了区域性的千年尺度气候变化记录资料。
(2)取得了开辟亚南极生态学新领域的原创性。中国科学家首先采用地质学和生态学等多学科交叉的研究方法,在含动物粪的沉积层中创造性地恢复了过去3 000年来南极企鹅种群数量的变化规律及其与气候变化的关系,相关研究成果发表在Nature杂志上。在后来的研究中,又利用沉积层中海豹毛发数量的变化恢复历史时期海豹数量,探索极地生态群落历史变迁和环境变化的关系。
(3)建立了具有国际先进水平的南、北极极隙区高空大气物理共轭观测系统。中国科学家在南极中山站和北极黄河站建立了一个极隙区高空大气物理共轭观测系统,发现并证明磁地方时正午附近存在一个极光发生的高峰,初步揭示了极隙区地磁、极光、电离层吸收和临界频率变化等电离层踪迹。(www.xing528.com)
(4)东南极地质学和古环境研究取得新发现。中国科学家率先查明东南极拉斯曼丘陵及邻区主要早期变质、变形的时代和东南极泛非期构造热事件的含义,揭示了上新世以来及末次冰盛期前后冰盖进退和古气候演化过程,提出东南极冰盖形成以后曾经发生过大规模退缩事件。
(5)发现了大型南极陨石富集区。中国科学家四度赴格罗夫山开展地质考察,获取了9 834块陨石,目前已鉴定的1 000块陨石中有已确定的2块火星陨石和灶神星陨石等一批珍贵样品。
(6)在南大洋海洋学研究方面取得了新进展,揭示了埃默里冰架前缘海水交换方式。第一次提出了利用大磷虾复眼晶锥数目和复眼直径作为鉴别大磷虾的生长指标,提出了鉴定大磷虾自然种群负生长的有效方法。两次开展埃默里冰架运动和物质平衡、冰架采样、海洋学等观测,揭示了埃默里冰架前缘海水交换方式,发现了冰架前缘和冰架下存在着较强的底层流。
(7)发展了北冰洋海洋学观测新技术。中国科学家研制了极区水文气象卫星跟踪浮标、水下机器人、海洋潜标、海冰精细观测等新技术并应用于海洋观测,获取了重要科学数据。
(8)获得了一些北极气候变化的科学新发现和新成果。中国科学家发现了位于北冰洋大西洋扇区的北极涛动核心区;揭示了北太平洋海冰变化与西伯利亚变暖现象及东亚冬季气候变化的可预测性;改进了现有冰-海耦合气候模式;重建了白令海千年尺度的气候变化历史,证实了冰期亚北极太平洋中层水产生于白令海。
(9)建立了极地环境监测体系,开展全球变化长期观测。以南极长城站、中山站、北极黄河站和“雪龙”号为观测平台,建立了极地环境监测体系,开展了大气、海洋、冰川、地球物理、空间环境等长期观测,获取了全球变化连续观测数据,建立了极地科学数据和标本样品的共享平台。[82]
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