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全球视野下的中国南极陆地系统科学(3)

今后,南极医学将进一步围绕国家需求开展各项工作。继续开展长城站、中山站和昆仑站的不同环境因子对考察队员生理和心理的影响及其机制研究,将前期研究成果尽快转化为应用,逐步建立南极生理心理健康监测、评估和维护体系,使研究来源于考察队员,使成果服务于南极考察队员医学防治。以南极越冬站模拟空间站,开展南极越冬与长期驻留空间站的生理心理类比研究,建立和验证空间站医学心理学健康监测和维护技术,使南极医学和航天医学成果相互转化应用。以南极为天然实验室,开展大气细颗粒物PM2.5对人体呼吸和心血管等系统的影响及其机制,为我国大气污染防治提供科学数据资料。

《南极测绘及其遥感应用》领域包括了中国南极测绘考察过程和研究新成果。我国完成了东西南极站区附近的大地测量基准建设,在南极中山站、长城站建立了导航卫星跟地面跟踪站、常年验潮站以及绝对重力点。从1992年开始开展了南极航空摄影测量工作,获得了拉斯曼丘陵和菲尔德斯半岛地区航空影像图和航测地形图。完成了南极遥感参数的现场采集、合作目标的布设、现场标定等工作,并开展了遥感测图、冰流速和冰雪变化等研究。测绘和编制了覆盖南极近30万平方公里的各类地图400多幅,命名了300多条南极地名。具体内容有:南极板块运动与冰川运动监测研究;南极冰川和冰架运动监测;南极航空测量技术研究;卫星遥感制图和特殊冰貌分析;多源遥感数据冰流速、冰架、海冰变化监测;卫星测高技术用于冰盖高程及其变化探测;基于卫星重力的南极冰雪物质平衡估算;基于GNSS技术的南极电离层和对流层研究;南极地理信息系统与应用和极地信息化服务等。我国南极GIS的发展目前处在空间数据、应用模型和网络服务的集成阶段,还在逐步建立可互操作的南极空间信息基础设施,为南极制图、考察管理、科学研究、科考决策提供空间数据资源。随着对“数字地球”认识的不断加深,未来南极GIS的研究也将向“数字南极”的方向发展,从目前对极地空间数据和属性数据的可视化表现,向异构数据库互操作集成和基于知识的极地智能专家系统发展。通过多学科交叉、新技术应用,开展全球尺度的系统性、集成性研究已成为国际趋势。全球及南极环境监测研究,需要在卫星遥感,现场地面观测网络,机载平台观测,模型、同化和再分析系统,数据管理系统等方面不断探索,不断利用新技术和新方法,减少现有研究的不确定性,增强定量监测南极冰雪环境变化的能力。

《南极冰川学考察与研究》领域包括我国南极冰川学考察与研究逐步经历的学习、自主建设及快速发展阶段,目前已经初步形成了涵盖雪冰物理、雪冰化学、卫星遥感等多学科综合发展体系。长城站、中山站、昆仑站和泰山站的建成,逐步完善了冰川学考察后勤支撑体系,为进一步开展深冰芯等冰川学考察研究奠定了重要基础。目前我国已经在昆仑站实施深冰芯钻探,取得数百米宝贵的冰芯。我国南极冰川学一系列重要成果的获得及研究队伍的建设,使我国成为世界南极冰川学研究中的一支重要力量。具体的新进展有:东南极冰盖演化及其气候效应;南极冰盖物质平衡与海平面变化;南极雪层温度研究;南极雪冰稳定同位素研究;南极雪冰化学研究;Dome A深冰芯科学工程(深冰芯钻机系统研制,深冰芯钻探场地建设)等。在不远的将来,还将开展系列综合调查计划,如中山站—DomeA断面以及航空地球物理调查计划;冰架与海洋相互作用—埃默里冰架热水钻研究计划等。

极区是太阳风能量进入地球空间的入口,因此成为开展日地空间物理观测和空间天气监测最理想的地区。我国开展的《南极高空大气物理学观测与研究》内容包括:我国在南极长城站开展的电离层和地磁观测,在中山站建立了国际先进的极区高空大气物理观测系统,观测要素涵盖极光、电离层和地磁,并与北极黄河站构成了国际上为数不多的极区共轭观测对。以极区观测为基础,我国在极光、极区电离层、极光和粒子沉降、极区等离子体对流、空间等离子体波、空间电流体系和极区电离层—磁层数值模拟等方面取得了一系列研究成果,主要进展包括:首次观测到极盖区等离子体云块的完整演化过程;发现中山站电离层F2层的磁中午异常现象;首次得出日侧极光多波段强度综观统计特征;首次观测到极区电离层对流和日侧极光随SC的瞬变效应;在外极隙区发现Pc2离子回旋波的激发;建立了极区电离层的三维时变模型,较好地解释了南极中山站的“磁中午异常”现象和极盖区等离子体云块的形成与演化过程。具体研究内容有:极区电离层;极光和粒子沉降;极区等离子体对流;空间等离子体波的源区与传播特征;极区地磁与电流体系;极区空间天气;极区电离层—磁层数值模拟等。

《南极陨石研究与天文学观测》包括我国第十五次南极科学考察中,首次在格罗夫山发现4块陨石,随后的6次格罗夫山考察共回收陨石12065块,跃居世界第三。大量南极陨石的发现,为我国陨石学和比较行星学提供了极为珍贵的其他天体样本,也为我国月球和火星等深空探测工程科学目标的制定和实现发挥重要作用。在陨石回收管理方面,我国成立了“南极陨石专家委员会”,建立完备的陨石收藏、调用、研究成果的管理制度。我们还成立了南极陨石分类小组,组织多个中科院、大学的科研机构参与陨石的基本分类定名工作,迄今已完成陨石分类样品总数达2436个,并得到国际陨石学会陨石命名委员会的批准。科学家对其中一些珍贵的陨石样品如火星陨石、灶神星陨石、原始球粒陨石中的太阳系外组分进行了深入研究,取得了一批高水平的研究成果。

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[责任编辑:杨昀赟]
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