北极考察

人类对北极地区进行探索和考察的活动

北极考察，人类对北极地区进行探索和考察的活动。

历史

1882～1883年和1932～1933年两次国际极年的重点在北极地区，考察和观测气象、气候、地球物理、北极光、海洋生物、海冰等。以后进行的国际合作研究有白令海大陆架过程和资源研究计划(PROBES)、南森漂流站计划(NDS)等。第二次世界大战以后，随着北极地区石油、天然气、煤、铁、金、金刚石、磷灰石等丰富矿产资源的开发，冻土和极地工程、生态与环境成为研究重点。

主要内容

北极考察主要内容：

①北极冰盖在世界热量平衡和水、气循环中的作用；

②北极光、无线电传播异常和高层大气中的能量粒子与磁力线的关系；

③生态环境与生物资源保护。1988年北冰洋沿岸国家的科学家会聚圣彼得堡，共商北极科学研究计划。1990年国际北极科学委员会(IASC)成立，成员由8个北冰洋沿岸国家（美国、加拿大、俄罗斯、挪威、瑞典、丹麦、芬兰和冰岛）增加到16个。IASC的秘书处设在挪威奥斯陆。中国于1996年参加IASC，逐步开展北极考察与研究。全球海冰占大洋面积的7%，而北极海冰面积占北冰洋的97%（冬季）和90%（夏季），占全球海冰的30%。海气之间的热量、动量和物质交换的变化，明显影响极地中低云系的发展。它的时空变化是北半球高纬度气候扰动的一个诱发因子。因此，北极海冰在全球（尤其是北半球）气候系统中的作用一直受各国关注，北极海冰和格陵兰冰盖又是北极研究的重点。北冰洋面积约1 475万平方千米，几乎终年为海冰覆盖。在北冰洋与大西洋、太平洋无冰区之间存在一个海冰过渡带，海冰的空间变化集中发生在这个过渡带内。海冰的时间变化尺度从数月到数年，以季节变化最为显著。北冰洋边缘海域海冰的年际变化大，尤其是北大西洋10年尺度的海冰。不同海域表面的反照率相差很大，以6月最悬殊，北冰洋中心海域高达0.74，边缘海域仅为0.58。

北极海冰　

海冰在气候系统中的重要性在于其对海水密度和盐度层结构的影响。由于冻结温度下的海水不稳定，会产生垂向对流。高纬度海洋密度层结构受盐层结构控制，海水盐度的微小变化都能显著影响垂直环流的发展。冻结和消融是海水盐度大规模的分馏过程。冻结时，海水2/3以上的盐分被排出，冰层下面的海水盐度急剧升高，高盐度海水随之下沉，引起垂直环流。北冰洋每年约有3 000立方千米的海冰在北冰洋冻结和消融，海冰总量达1.73万立方千米，占北冰洋流域淡水总量的20%以上。每年通过东格陵兰洋流排泄到北大西洋的北极海冰达2 800立方千米，它对维持北冰洋和北大西洋的淡水平衡至关重要。因此，海冰的冻融过程是影响盐层结构的重要机制。北冰洋海冰向格陵兰海和冰岛海回旋区的泻泄量一旦发生变化，就可能引起盐层结构突变，海水对流活动改变，甚至停止，导致北极地区气候与环境的重大波动。

热盐环流　

温度、盐度和气压梯度场是驱动大洋环流的3个主要因素。北大西洋北部的海水盐度比北太平洋北部高得多，成为北半球大洋深水的主要形成区。北大西洋副极地下沉海水被南来的表层暖水所补偿，构成南北传输的大洋热盐环流，称为北大西洋热输送带。热盐环流强度的变化会改变赤道向北冰洋的热量输送，从而导致北大西洋甚至北半球的气候变化。而北极海冰和其他淡水泻泄量的变化可以引起北大西洋垂直环流的震荡，从而导致海洋热盐环流减弱甚至停止，气候突然转冷。石油天然气资源　北冰洋陆架是世界上最宽广的陆架区，水深较浅。陆架区赋存着丰富的石油和天然气资源。美国阿拉斯加的普拉德霍湾油田从20世纪80年代投产以来，年产量一直保持在800万～1 200万吨。俄罗斯西伯利亚的北冰洋大陆架更为宽广，石油和天然气的赋存条件更好，潜在的油气资源更丰富。

中国北极考察　

1993年，中国科学院与挪威北极研究所和斯瓦尔巴德大学合作，进行北极斯瓦尔巴群岛天气、气候、大气物理和冰川研究。中国科学院和加拿大合作，开展了加拿大北极地区冻土水文和冻土环境变化研究。1994～2000年，中国科学院和美国阿拉斯加北坡自治区合作，进行北极苔原带海陆相互作用、现代环境过程和巴罗地区气候与环境变化研究；北极露脊鲸和海洋生态系统研究。1995年，中国以民间组织形式进行首次北极探险考察。考察内容包括雪冰化学、海洋物理、海洋化学、陆地和海洋生物、环境遥感监测等。1999年，中国首次派出国家北极考察队，乘“雪龙”号破冰船，在北太平洋—白令海—波弗特海进行大规模综合科学考察。来自俄罗斯、日本、韩国以及中国香港和台湾的科学家参加了这次考察。

三个主要研究项目是：

①北极地区在全球变化中的作用以及对中国气候的影响；

②北冰洋与北太平洋水团交换对北太平洋环流的变异影响；

③北冰洋临近海域的生态系统、生物资源，以及对中国渔业发展的影响。2002年，中国民间考察队在斯瓦尔巴群岛进行气象、冰川、生物、环境变化等的考察，并建立一个小型考察站。此外，中国科学家从20世纪80年代开始，对北极海冰面积变化与中国气温和降水的关系进行了研究。结果表明：北极海冰变化对中国气候影响明显，在中国北方尤为显著。

北极地区全球变化研究计划　

1991～1995年，国际北极科学委员会确定6个研究重点。

①紫外辐射(UVB)对北极地区的影响。北极地区是世界上平流层臭氧减少最迅速的地区之一。1979年以来，北半球中纬地区臭氧总量每10年减少4%，高纬地区每10年减少10%。臭氧层减薄引起的紫外辐射增强，对生物圈和人体健康可能造成重要影响。一般说来，臭氧总量减少1%，紫外辐射强度将增加2%。

②巴伦支海区域的累积影响。巴伦支海位于北欧大陆以北，斯瓦尔巴群岛和新地岛之间，是北极洋流与大西洋热量、能量交换的重要海域。1994年国际北极科学委员会将巴伦支海列为重点研究区域。研究计划的总目标是确定全球变化对该区文化、社会经济的影响程度。

③白令海区域的累积影响。该区域包括白令海峡、楚科奇海，以及北太平洋北部，是北冰洋与太平洋热量、能量交换的另一通道。观测的气候变化资料表明，白令海、北太平洋、阿拉斯加是评估气候变化对北极地区影响特别重要的区域。

④北极冰川和冰盖的物质平衡。北冰洋四周的小冰川数量众多。气温升高，大量冰融水泻入北冰洋，除了影响海面上升外，还会强烈影响表层海水的盐度和温度。北大西洋受的影响最明显。该项目目标之一就是做出一个最佳耦合模型，来评估冰盖–海洋–大气间反馈的幅度。

⑤陆地生态系统及其对气候变化的反馈。北极地区是世界最大的野生生物区。陆地生态系统也是北极地区250万当地居民的基本资源。那里拥有数量巨大的生物种群，它们与大气间的相互作用对全球气候系统有重要影响。雪、冰和苔原植被的高反照率，大气中碳在北极土壤有机质中的富集，以及雪冰融水流入北冰洋，均对地球的冷却产生影响。北极地区气候变化的幅度比全球平均高2～3倍，北极生态系统对这种变化极为敏感，因为那里的生物生长慢、物种少、不易恢复。关键的问题有：地表能量与水平衡反馈；生态系统结构的影响与反馈，碳、营养物质的循环与储存；微量气体通量的反馈；种群和生物量的再分布以及生物多样性变化过程与量级。

⑥北极海洋、海岸、河流系统。北冰洋拥有地球上最大的陆架区，众多河流汇入陆架区海洋，影响海冰范围和沉积环境。河流是北冰洋的主要营养源，陆架区是主要的碳汇，海冰区是改变地球气候系统的重要枢纽。海岸带是陆地–海洋通量（包括污染物）的边界过滤器，90%以上的物质沉积在海岸带。北极陆地和浅海区拥有广袤的厚度达500米的冻土区。人类活动对北极海岸带生态系统的影响极为明显，北冰洋海运航道的利用和石油、天然气的开发，形成新的自然和人类活动的相互作用。这些需要重点评估，评估结果将构成对北极海岸环境综合管理的科学基础。

推荐书目

黄秉维,郑度,赵名茶.现代自然地理:第十二章.北京:科学出版社,1999.

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