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地球顶端的气象

发布时间:2019-12-10 14:46来源: 未知
  南极和北极位于地球的两端,对大多数人来说,它们是遥远而不可知的地方,所了解的也只限于知道它是很冷的地方,到处被冰雪覆盖,几乎没有人烟,企鹅和北极熊是那里的象征。所以,长期以来,南极和北极总像是蒙着一层神秘的面纱,让很多人感觉它很神秘。
 
  很久以来,极地就对探险家、科学家有着巨大的吸引力,因为极地科学考察和研究不仅对气象学、冰川学、海洋学、地质学、生物学、地球物理学及环境学等研究有着重要的科学意义,而且有着巨大的潜在的经济意义。极地的特殊地理位置和特有的自然环境,决定极地气象研究在全球气候研究中有着重要地位和作用,所以各国在极地建立的科学考察站中几乎无一例外地都设有气象站。尤其是随着地球大气被严重污染、温室效应、全球气候变暖、春季南极上空出现臭氧洞等问题一一被科学家们提出,厄尔尼诺、拉尼娜等异常气候现象的出现,人们对极地表现出了越来越大的兴趣,因为极地作为受人类活动的环境污染最少的地区,对全球气候变化较为敏感,这又使得极地成为科学家们最好的天然实验室,成为取得第一手资料的最佳选择地。
 
  正是极地所具有的这种独特的地理位置和重要作用,决定了进行极地考察与研究的重要意义。
 
  我国位于北半球,人们对来自北极地区的冷空气活动的影响感受比较明显,而事实上,来自南半球的冷空气活动对北半球的大气环流和天气气候也有较大影响。极地是全球大气的主要冷源,对全球大气环流和天气气候的形成,南北半球热量、动量和水汽等物理量的交换起重要作用。随着电子计算机和卫星遥感等技术的发展,气象科学研究和天气预报正在向客观、定量和数值化方向发展。在中长期天气预报模式、全球气候动力诊断和模拟模式中,都要了解极地的各种热力和动力参数,这就又必须进行实地的极地气象考察研究。
 
  海洋是驱动大气能量的主要供应者和调节器,在全球能量平衡中起着重要作用。南极大陆被南大洋包围,而北极则是被陆地包围的北冰洋,这两个洋面都被海冰所覆盖,极地冷水通过沉降从海底向低纬度地区输送,由于两者所处纬度和海陆环境不同,对海水总循环的作用也不同。这对世界各大洋的热通量和气体交换有重要意义,对全球大气环流和天气气候也会发生影响。
 
  极地冰盖和大洋沉积物就像树木的年轮,详细地记录着地球大气地质时期和历史时期气候变化。目前在南极大陆冰盖和北极格陵兰冰盖上都已获得了深度超过2000米的深孔冰岩芯。利用对冰岩芯和大洋沉积物的同位素分析,可以了解数十万年来大气环境温度的变化情况,而对冰芯气泡气体成分和冰内微量物质的研究,能了解当时大气成分和微量物质的变化情况。用此方法,前苏联和法国、美国合作的南极东方站冰岩芯研究,得到了近43万年以来的气候记录,不但了解了2万年以前和1万年以前大气中CO2的平均浓度,而且给出了南极地区自18世纪以来CO2浓度从280ppm急剧上升到目前的340ppm的变化情况。
 
  目前,因人类活动引起的大气中CO2和氟里昂等气体浓度的增加引起了人们的忧虑,前者能通过“温室效应”使全球气候增暖,而后者则通过平流层中的光化学反应破坏臭氧层,其影响在极地反映最为明显。因此,对极地二氧化碳和大气臭氧监测更有意义。对极地温度和极冰范围的监测及对冰原稳定性的研究能为判断“温室效应”的影响程度提供依据。而对大气臭氧变化规律和氟里昂等气体向两极输送过程的研究,可以为揭示“南极臭氧洞”的产生机理以及人类活动对臭氧层破坏的影响程度提供线索。
 
  对于极地研究的重要意义,人类早就意识到了,所以早在100余年前就开始了对极地的考察和研究,而在南极建立科学考察站则大多是在1958年国际物理年以后开始的。
 
  我国对极地的气象考察与研究起步比较晚。在80年代以前,我国没有在极地进行过实地考察。在极地气象研究方面,仅对北极冷空气活动及其对我国天气气候的影响有较多的研究,对极地海冰与气候关系略有认识,但对南极对全球大气环流及天气气候影响的研究工作则不多。
 
  在80年代,我国的极地气象考察和研究有了较大的进展。从1981年起,国家南极考察委员会、中国气象局和中国科学院等单位开始选派气象工作者赴外国的南极考察站,开始了我国最早的极地实地考察与研究工作。气科院的卞林根是最早赴极地考察的气象人员,迄今他已参加了7次南极考察和1次北极考察。从1984年起,我国每年组建南极考察队赴南极考察,至今已进行了16次南极考察,中国气象局先后有50人次参加了这些考察。1985年,我国在西南极乔治王岛上建成了我们自己的第一个南极考察站——中国南极科学考察站;1989年2月,又在东南极拉斯曼丘陵建成中国中山科学考察站。这两个站上都设有气象站,这两个站一建成就得到了世界气象组织的承认,纳入了世界天气监测网。1991年和1993年,我国气象学家应国外科学家邀请,在北极进行了海-冰-气相互作用的考察。作为国家行为,1999年7月至9月,我国组织了第一次北极考察,开创了我国北极气象考察和研究的新篇章。
 
  这些年来,在对南极的多次考察中,我国的两个南极考察站进行了一系列的气象科学研究,其中包括:近地面辐射的微气象观测;建立高分辨卫星资料接收系统;南极臭氧及有关观测;长城站地区的大气凝结核特征观测等。在“八五”和“九五”期间,我国气象工作者围绕“南极与全球气候环境的相互作用和影响”及“南极大气和空间物理过程对全球变化的响应”等课题开展了研究工作。这些科学考察和研究项目都取得了一定的成果,为气象科研事业的进一步发展作出了贡献