南极洲伊利莎白公主地区气候特征分析，本文主要内容关键词为：南极洲论文,伊利论文,气候论文,特征论文,公主论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
中图分类号：P461文献标识码：A
极地冰盖中的δ[18]O和δD为重建极地地区的气候变化提供了有力的工具[1]。大量的分析研究结果表明，在极区沉积的冰雪中， 氧和氢同位素的组成主要取决于温度[2～6]。因此，在研究极地地区气候特征时，可以用δ[18]O作为气温变化的代用指标。同时， 由于极地地区气温大部分在0℃以下，因此用积累率表示降水也是可靠的。
伊利莎白公主地区位于南极大陆东部（66～75°S，70～90°E之间），这一地区自然环境恶劣，是南极冰盖研究的空白区，中国首次南极内陆冰盖考察的线路即在这一区域内（图1）。该考察是1991年由SCAR （国际南极研究科学委员会）协调的ITASE （国际横穿南极科学考察）计划的重要组成部分，因此，本次考察获得的资料是完善南极气候资料的关键资料，同时也为研究南极冰盖气候特征及其对全球变化的影响提供了新的依据。下面，本文将以考察中获得的样品的δ[18]O 和积累率的资料对本地区的气候特征进行一些讨论。
图1 中国首次南极内陆冰盖考察路线图
左下角小图表示考察区域在南极洲的位置
Fig.1Map showing the route of the Chinese FirstAntarctic Inland Traverse Expedition The little map in theleft down corner showing the
investigating
region
inAntarctica
1 样品的采集、分析和积累率的测量
文章主要作者之一——李忠勤研究员参加了1996／1997年期间中国首次南极内陆冰盖考察，这一考察的主要目标是完成我国中山站至Dome A方向内陆近300km的科学考察任务（图1，从中山站至LGB65 处）。在考察途中，李忠勤研究员在近300km的断面上挖了70余个雪坑， 每个雪坑深50～60cm（根据本地区的积累率资料，50～60cm厚的雪层代表1～2年的积雪），每隔10cm取一个样，共计300余个样品。 样品封装在洁净的聚四氯乙烯广口瓶中，并在低温状态下运回中国科学院兰州冰川冻土研究所低温室冷存（－15℃），直到分析前才开启。
δ[18]O 的测试在中国科学院兰州冰川冻土研究所冰芯与寒区环境开放实验室完成。所有样品测试前均置于超净实验室使其自然融化，分析测试过程始终在超净环境下操作，测试过程中所用试验器皿的清洗以及标样的制备均采用去离子水（大于18.3MΩ）。δ[18]O 的测定在MAT－252气体质谱仪上进行， 测得的雪坑中氧稳定同位素的含量为与“标准平均大洋水（SMOW）”的千分差，其精度在±0.5‰之内。
另外，在考察途中，澳籍华人李军博士根据1995年插的花杆测量了沿途LGB72～LGB65（相当于考察途中52～272km地段）处1995～1996 年的积累率（为了对比，图2中同时绘出了1994年的积累率）。
图2 中国首次南极内陆冰盖考察LGB72至LGB65处积累率变化图
虚线表示1995～1996年积累率，其中细虚线为每2km实测值， 粗虚线为30km滑动平均值
实线表示1994年积累率， 其中细实线为每2km 实测值， 粗实线为30km滑动平均值
Fig.2 Accumulation profile from LGB72 to LGB65 measuredduring the Chinese First Antarctic Inland Traverse Expedition
The measured accumulation at 2 km intervals （thin dashedline ）and 30km smoothed accumulation （thick dashed line ）for 1995～1996;The measured accumulation at 2 km intervals （thin solid line）and 30 km smoothed accumulation （thick solidline）for 1994
2 结果
为了验证在本地区用δ[18]O表示气温的可靠性， 本文用考察途中每晚23：00测量的气温与δ[18]O 的值做一比较（这里应该用考察途中的年均气温或冰盖10m深处的温度，但囿于资料缺乏， 以考察途中每天同一时间测量的气温代替），从图3中可以看出， 两者的变化表现出良好的相关性，加上前人的工作，我们认为，在本地区用δ[18]O 作为气温的代用指标是可靠的。因此，如果用δ[18]O表示气温， 用积累率表示降水，从图2和图3中可以看出，伊利莎白公主地区的气温和降水都表现出从沿海向内陆递减的趋势，在这一总变化趋势下，两者的变化又表现出一些差异，具体体现为：气温从沿海至内陆的变化很均匀，即气温向内陆方向持续下降，与此相反的是降水的变化却表现出很强的地段性，大致可以LT945（即考察途中145km处）分为两段，从沿海至LT945 段内，积累率逐渐增大，而从LT945至考察终点，积累率却逐渐减小。
3 分析和讨论
一般说来，南极冰盖表层雪内的δ[18]O 随着冰盖表面年平均温度的降低而降低，影响冰盖表面年平均温度的因素主要有纬度和海拔高度。在我们研究的区域内，纬度的变化幅度很小，从最北的69°30.589′到最南的70°50.735′，变化仅为1°20.146′，然而， 海拔高度却从最低的386m升到最高的2307m，变化幅度高达1921m。从图2中可以看出，本地区δ[18]O值的变化范围很大，若以每个雪坑δ[18]O的平均值来看，δ[18]O的变化范围从24‰到39‰，变化幅度高达15‰。因此， 伊利莎白公主地区从沿海至内陆近300km 范围内气温的递减可能主要受控于海拔高度的变化。 为了证明这一点， 可以做个简单的计算， 我们以Dansgarrd等人总结的整个东南极冰盖δ[18]O—温度梯度0.99‰／℃计算的话[3]，本地区气温变化的幅度高达15℃，显然， 假如只考虑纬度效应，在1°20.146′的纬度变化范围内， 气温不可能产生如此大的变化。如果以整个对流层气温直减率的平均值0.65℃／100m计算的话，本地区由于海拔高度的变化引起的温度变化的幅度约为12.5℃，纬度和其它因素引起的温度变化范围只有2.5℃。由此可以看出， 伊利莎白公主地区从沿海至内陆近300km 范围内气温的递减确实主要受控于海拔高度的变化。
如前所述，本地区降水的变化趋势也是从沿海向内陆递减，从这一点我们可以看出，本地区的水汽主要来源于东边的海洋，同时，从降水的地段性可以看出，本地区降水的类型主要是水汽受动力抬升形成的降水，具体分析如下，在沿海至LT945地段内，海拔高度从开始的386m 上升到1800m左右，水汽在入侵和爬升过程中， 当气温降到凝结温度以下，水汽即凝结形成大量降水，从图2中我们可以看出， 事实上水汽在1400m左右（即考察途中105km处）即大量凝结形成降水，到1800m 处达到最大值，形成考察途中90～145km地段内的高积累区。而在海拔高度1800m以上，由于在前一阶段大量降水，水汽猛减，因此，这一地区的降水量迅速减少并趋于平稳。
图3 中国首次南极内陆冰盖考察近300km断面上δ[18]O、 气温、地形变化对比图
Fig.3 Comparison of the variations of δ[18]O,temperatureand topography along the 300 km route of the Chinese FirstAntarctic Inland Traverse Expedition
4 结语
通过以上对1996／1997年中国首次南极内陆冰盖考察地区——南极洲伊利莎白公主地区近300km断面上70余个雪坑δ[18]O和积累率资料的分析，我们可以得出以下两点结论：
（1）南极洲伊利莎白公主地区近300km范围内气温和降水都呈现从沿海向内陆递减的趋势，气温从沿海向内陆持续递减，降水在递减的总趋势下表现出地段性。
（2）本地区的气温变化主要受控于地形的变化， 降水主要以由动力抬升形成的降水为主。
收稿日期：1999－04－01；修订日期：1999－10－12
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