中国极地研究中心杨惠根

二 OO九年十月

我国极地考察我国极地考察新进展与科学前沿新进展与科学前沿

内容提要 内容提要 内容提要 内容提要

一．一． 国际极地形势的新发展国际极地形势的新发展二．二． 我国极地考察的新进展我国极地考察的新进展三．三． 我国极地研究的科学前沿的探索我国极地研究的科学前沿的探索四．四． 我国极区空间天气观测进展及计划我国极区空间天气观测进展及计划

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国际极地形势的新发展国际极地形势的新发展 ---- 极地气候变极地气候变化化国际极地形势的新发展国际极地形势的新发展 ---- 极地气候变极地气候变化化

近 30年来，全球气候变暖，在北极地区尤为明显。过去 100年间北极的温度升幅是全球平均的两倍；北极冰盖加速消融 , 格陵兰冰盖每年损失达 1600亿吨；北极海冰面积缩小，厚度变薄，据最新估计，北冰洋夏季无冰年可能在 10年内出现。 在南极，增暖现象主要出现在西南极地区 ,一些较大的冰架面临崩塌的威胁 .

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海冰融化使得极地丰富的油气、矿产和生物资源资源开发利用的可能性大大增加。 USGS2008年最新估计 ,北极地区石油储量达到 900亿桶 , 天然气 47万亿立方米 ,液化天然气 440亿桶。南极地区 21个海洋盆地石油储量初步估计达到 2030亿桶。

资源开发可能性迅速增加资源开发可能性迅速增加

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北极航道的现实利用北极航道的现实利用

北极海冰的快速融化 ,使得北极航道可能在 10年开通 , 这意味着将出现一条可能改变世界政治和经济格局的新贸易和交通走廊，使东亚到欧洲和北美东岸的航程缩短 3000多海里 !

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北极权益争夺加剧北极权益争夺加剧 北极海冰的快速消融和全球能源匮乏加剧了极地权益争夺。 北极地区俄、加、美、欧纷纷调整北极政策 , 频频作出战略动作 , 加大战略投入 : 组建北极集团军 , 北约首次组织北冰洋军事演习 , 建造北极基础设施。

北极海洋水域和海底区域管辖权争夺一览图 ( 主张 : 无主张公海海底=288:34)

国际极地形势的新发展国际极地形势的新发展国际极地形势的新发展国际极地形势的新发展南极外大陆架划界争夺南极外大陆架划界争夺

澳大利亚、挪威、阿根廷和智利近期向联合国提出南极大陆架划界案 ,<南极条约 > 冻结领土主权主张的原则正在受到挑战。

阿根廷南极大陆架划界案

挪威南极大陆架划界案

我们正在组织论证设立国家极地我们正在组织论证设立国家极地考察研究专项，加强我国在南北极考察研究专项，加强我国在南北极地区的环境综合考察和资源潜力评地区的环境综合考察和资源潜力评估调查工作。估调查工作。

添置新的破冰船添置新的破冰船

国务院秘书长召集发改委、财政部、工信部和国家海洋局等相关部委协商，同意了国家海洋局建造我国第二条极地考察破冰船的建议。该船建造将采取‘联合设计、国内建造’联合设计、国内建造’模式，达到国际先进水平，是一条专门的极地海洋综合考察船 , 计划三年后与雪龙船编队与雪龙船编队参加两极冰区的海洋调查。

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极地考察与研究的新进展极地考察与研究的新进展极地考察与研究的新进展极地考察与研究的新进展我国自 1984年首次组织南极考察以来 , 建立了一个“一船四站一基地”的极地考察体系 , 加入了所有重要的国际极地组织 , 成功组织了 25次南极考察、 3 次北冰洋考察和 5 个年度北极黄河站考察，取得了一批科学考察和研究成果，在能力建设和科学研究领域取得了许多新的进展。

昆仑站建设

极地考察与研究的新进展 极地考察与研究的新进展 AA ）） IPYIPY 中国行动中国行动 极地考察与研究的新进展 极地考察与研究的新进展 AA ）） IPYIPY 中国行动中国行动

在南极地区2007/08、 2007/09、2008/10三个夏季，连续实施PANDA断面综合考察。

2010年夏季将组织实施中国第 4 次北极科学考察（北极太平洋和北冰洋中心区）

3

2008 年 7-9月实施了中国第 3 次北极科学考察（北极太平洋和大西洋扇区）

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极地考察与研究的新进展 极地考察与研究的新进展 AA ）） IPYIPY 中国行动中国行动 极地考察与研究的新进展 极地考察与研究的新进展 AA ）） IPYIPY 中国行动中国行动

PANDA科学主题数据库

大学生北极考察

推动极地科学数据、样品的共享管理和服务，加强南北极考察和研究国际合作和公众宣传

极地考察与研究的新进展 极地考察与研究的新进展 BB ）考察能力建设）考察能力建设极地考察与研究的新进展 极地考察与研究的新进展 BB ）考察能力建设）考察能力建设

向阳红 10号

极地号

雪龙号 ( 改造前 )

雪龙号 ( 改造后 )

‘‘ 雪龙号’极地考察船改雪龙号’极地考察船改造造

极地考察与研究的新进展 极地考察与研究的新进展 BB ）考察能力建）考察能力建设设 极地考察与研究的新进展 极地考察与研究的新进展 BB ）考察能力建）考察能力建设设

建成我国第一个北极建成我国第一个北极考察站考察站——北极黄河站北极黄河站

北极黄河站位于斯瓦尔巴特群岛新奥尔松地区，于 2004年 7 月 28日建成 , 可容纳 18名考察队员 , 开展高空大气（极光、电离层）、大气、海洋、冰川、生物生态、地质、板块运动等观测和调查。

极地考察与研究的新进展 极地考察与研究的新进展 BB ）考察能力建）考察能力建设设 极地考察与研究的新进展 极地考察与研究的新进展 BB ）考察能力建）考察能力建设设

改造和扩建南极长城站改造和扩建南极长城站

综合活动中心综合活动中心综合活动中心综合活动中心

科研办公栋科研办公栋科研办公栋科研办公栋

VSATVSAT 系统卫星天线系统卫星天线VSATVSAT 系统卫星天线系统卫星天线 新建了综合活动中心和科研新建了综合活动中心和科研栋等总计栋等总计 17921792 平方米新建筑，平方米新建筑，建立了亚南极生态环境实验建立了亚南极生态环境实验室，开通了室，开通了 VSATVSAT 卫星数据通卫星数据通信和网络系统。信和网络系统。

南极长城站南极长城站

极地考察与研究的新进展 极地考察与研究的新进展 BB ）考察能力建）考察能力建设设 极地考察与研究的新进展 极地考察与研究的新进展 BB ）考察能力建）考察能力建设设

改造和扩建南极中山站改造和扩建南极中山站

新建勒特殊观测栋、新建勒特殊观测栋、综合楼、综合库和车综合楼、综合库和车库等总计库等总计 38603860 平方平方米的建筑，建立了空米的建筑，建立了空间环境监测和雪冰与间环境监测和雪冰与全球变化监测实验室，全球变化监测实验室，开通了开通了 VSATVSAT 卫星数卫星数据通信和网络系统。据通信和网络系统。

南极中山站南极中山站

极地考察与研究的新进展 极地考察与研究的新进展 BB ）考察能力建）考察能力建设设 极地考察与研究的新进展 极地考察与研究的新进展 BB ）考察能力建）考察能力建设设

在长江口新建极地考察国内基地在长江口新建极地考察国内基地

国内基地码头

极地考察与研究的新进展极地考察与研究的新进展极地考察与研究的新进展极地考察与研究的新进展建成南极昆仑站建成南极昆仑站

2009年 1 月 27日 , 在南极冰穹 A 胜利建成了我国第一个南极内陆考察站—南极昆仑站 , 占领了南极最后一个地理和科学制高点。标志着我国已经具备在南极洲最恶劣条件下组织实施科学考察的队伍和能力，锦涛主席把昆仑站建设跟载人航天、嫦娥探月工程相提并论。

CC ）冰穹）冰穹 AA 考察考察

中华天鼎耸立在南极冰盖最高点

极地中心孙波研究员通过对冰下地形的勘察和分析，首次绘制出了冰下山脉高清晰三维地形图。研究结果表明，南极冰盖起源于冰穹 A ，时间可追溯至 3400万年前。在过去的 3400万年至 1400万年间，冰穹 A地区的夏季温度曾达 3℃ 甚至更高。过去1400万年以来，甘布尔采夫一直被冰层覆盖至今，东南极冰盖中央区域在气候演变中表现出良好的稳定性。相关研究结果发表在2009年 6 月 4 日出版的《 Nature》杂志上。

甘布尔采夫山脉、南极冰盖起源与早期演化

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我国极地研究科学前沿的探索我国极地研究科学前沿的探索极地香山科学会议极地香山科学会议 为加强我国在南北极的科学活动，聚焦极地前沿科学问题，开拓新的研究领域， 2008年 4 月 2-4日在上海组织召开了以“ 2007/2008国际极地年及未来极地研究的科学前沿”为主题的香山科学会议第 320次学术讨论会。 孙枢、秦大河、汪品先、严俊和杨惠根研究员等 5 位专家担任会议执行主席，来自国内 40多个单位的 81位专家以及英、美、法、澳等 34位外国专家参加了会议讨论。

我国极地研究科学前沿的探索 我国极地研究科学前沿的探索 A.A. 南极南极

南极内陆南极内陆 11 ：冰穹：冰穹 AA 科学科学 冰下科学：涉及冰下地球物理、冰下地貌、冰下湖、冰下生命系统、冰川动力、冰层内记录等丰富的内容。南极冰下地质和冰下科学可能给南极科学和自然科学带来一场革命。

深冰芯科学 : 恢复南极百万年气候变化纪录 南极冰冻圈是地球系统中的重要组成部分，南极冰盖是全球变化研究极其重要的研究对象，重建南极冰芯长周期高分辨率气候变化记录，对准确理解地球气候环境变化、提高气候变化预测能力具有重要意义。

11 ）类地行星起源研究）类地行星起源研究：南极冰穹 A 冬季长达四个月

的连续黑夜期，为系外行星观测提供了极有利的条件，采用微引力透镜效应，预计发现行星的数目和机遇将超过任何其他地面望远镜。

22 ）暗宇宙研究）暗宇宙研究：在南极冰穹 A 建立大口径大视场望远镜将为探索暗物质分布、暗能量状态方程、以及宇宙大尺度结构的形成、演化提供强有力的研究手段，在解决暗物质和暗能量本质等当代重大科学问题上意义深远。

33 ）瞬变源和特殊天象发现）瞬变源和特殊天象发现：开展变星、超新星、伽马射线暴、地外行星和空间碎片长期监测，研究恒星星震及其物理、新星 / 伽玛射线暴及其与周围物质的相互作用、黑洞及其吸积过程，宇宙再电离过程和高红移宇宙等现代天文学热点课题。

南极内陆南极内陆 22 ：南极天文：南极天文

艾默里冰架：冰川 - 冰架 - 海洋 -大气相互作用

地球极隙区：高空大气与中低层大气的耦合过程

普里兹湾：南极特征水团的形成与环流

中山站：南极无冰区生态学 长城站：亚南极生态

南极沿岸：关键科学过程南极沿岸：关键科学过程

从“背面”研究北冰洋从“背面”研究北冰洋

如果大西洋是北冰洋的“正面”，那么太平洋就是它的“背面”。北冰洋正面开口又宽又深，背面开口白令海峡又浅又窄，大西洋流入北冰洋的水是太平洋的十倍，迄今为止学术界的目光一直集中在北冰洋的“正面”。太平洋和亚洲作为北冰洋的“背面”同样重要，白令海峡低盐海流和西伯利亚的淡水径流影响着北冰洋海冰的形成和变化。北冰洋历史上四次重大变化（亚热带气候、成为“湖泊”、与大西洋相通、与太平洋相通）都是全球气候的转折点。

我国极地研究科学前沿的探索 我国极地研究科学前沿的探索 BB 、北极地区、北极地区

AlaskaAlaska

Arctic OceanArctic Ocean

SiberiaSiberia

1. 北极正在发生的快速变化及其对中国气候变化的影响

2. 北冰洋海底沉积物：冰期旋回中“白令海峡”与“白令陆桥”交替产生的环境效应

3. 白令海在北太平洋中层水形成中的作用

从背面研究北冰洋从背面研究北冰洋

内容提要 内容提要 内容提要 内容提要

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极区空间天气观测

Imaging Riometer Array

Monochromatic CCD camera

Pan-chromatic TV camera

Fluxgate Magnetometer

Induction magnetometer

Meridian scanning photometer

Digisonde Antenna

UAP Hut

1 、南极中山站（中日合作）

极区空间天气观测

Multiple wavelengths all-sky images 2-D CNA

Multiple wavelengths all-sky CCD Cameras

Imaging Riometer (8X8 antenna array)

2 、北极黄河站

Cluster-II and Chinese Double Star provide good opportunity to study multi-scale processes in Magnetosphere

3 、地面与卫星的协同观测极区空间天气观测

极区空间天气的新观测

南极中山站（极地考察能力建设、子午工程 ） 多波段极光 CCD 成 / 摄像观测 PRIC、加拿大 Calgary大学 磁子午面分光光谱仪 PRIC、中科院南京天光所 SuperDARN HF雷达 PRIC 、 Lecester Univ. 电波所 GPS闪烁仪 数字式电离层测高仪更新 PRIC、美国 Lowell Univ.

南极内陆冰盖（南极昆仑站建设工程 ） 中山 - 昆仑无人磁力计观测链 PRIC、英国 BAS 极光全天空 CCD观测

北极黄河站（极地考察能力建设） 成像式宇宙噪声接收机 PRIC、英国 Lancater Univ.

中山站高频雷达中山站高频雷达

将与法国和意大利 Dome C 高频雷达形成双站观测并共同覆盖SuperDARN 在南极光带仅有的两个空白区之一。

中山站

Dome A

Automatic magnetometer chain along Zhongshan and Dome-A中山站 -Dome A自动化地球科学观测台链

黄河站成像式宇宙噪声接收机

天线阵 接收机

(Digital Imaging Riometer)

极区空间天气研究计划极区空间天气研究计划极区空间天气研究计划极区空间天气研究计划

1.1. 极光连续监测和太阳极光连续监测和太阳 -- 磁层磁层 -- 电离层耦合机制研究电离层耦合机制研究2.2. 灾害性空间天气事件和日地系统相关关系的研究灾害性空间天气事件和日地系统相关关系的研究3.3. 近地空间与极区大气相互作用的研究近地空间与极区大气相互作用的研究4.4. 空间天气预报模式与方法的研究空间天气预报模式与方法的研究5.5. 空间环境关键探测技术研究空间环境关键探测技术研究

极区 FUV成像观测KuaFu (夸父 ) Space Mission

谢谢！ 谢谢！