卫星重力用于南极冰盖物质消融评估
全球冰川加速融化现状、因果及其对策(下)
全球冰川加速融化的现状、因果及其对策（下）刘行华（2016、8、13 北京）五、全球其它地区冰川融化状况【40】由于全球气候逐渐变暖，世界各地冰川的面积和体积都有明显的减少，有些甚至消失。
这种现象在低和中纬度的地方尤其显著。
截止2014年，非洲肯尼亚山冰川失去了92%，而西班牙在1980年时有27条冰川，现在减少至13条。
欧洲的阿尔卑斯山脉在过去一个世纪已失去了一半的冰川。
2003年入夏以来，席卷欧洲各国的热浪使当地的气温接近或超过了历史最高记录。
在瑞士，3900米高的费尔佩克斯雪山山顶的气温达到了5摄氏度，那里冰川的厚度下降到了近150年来的最低点。
美国和加拿大的科学家宣布，北极地区的格陵兰冰盖，自1993年以来，其南部和东部边缘正以每年1米的速度在变薄着。
占世界冰储量91%的南极冰盖，1998年以来占总面积1/7的冰体已经消失。
去年底，美国地理协会报告了南极三个最大的冰川在十年内变薄而减少了45米厚度。
冰川萎缩的速度确实是相当惊人的。
在秘鲁利马地区，近年来冰川正以每年30米的速度消融，而在1990年以前，消融速度每年只有3米。
科学家预计，到2050年，全球大约1/4以上冰川将消失。
到2100年可能达到50%，那时，可能只有在阿拉斯加、巴塔哥尼亚高原、喜马拉雅山和中亚山地还会有一些较大的冰川分布区。
据英国《卫报》2012-06-07报道，由于全球气候变暖和温室效应，地球上的冰川和冰架目前正在不断消融，而且速度还在进一步的加快。
仅在本世纪的前9年间，许多冰川、冰盖甚至冰架都相继消失了。
冰川是地球上最大的淡水库，全球70%的淡水被储存在冰川中。
冰川融化和退缩的速度不断加快，这意味着数以百万的人口将面临着洪水、干旱以及饮用水减少的威胁。
1、加拿大冰川的情况【27、40】北半球最大的冰盖湖独特的生物依存关系受威胁：2000年到2002年两年间，加拿大北部Ellesmere岛上的Ward Hunt冰盖发生破裂，巨大的冰盖一分为二，威胁着北半球最大的冰盖湖迪斯雷立峡湾（Disraeli Fjord）中奇特的生物现象。
星载激光雷达的发展与应用
综述文章（Ｒｅｖｉｅｗｓ）以保证在同温层内吸收线强度。
由于ＤＩＡＬ所测量到的这两种波长光信号的衰减差是待测对象的吸收所致．因此通过数据分析便可得到待测对象的浓度分布，从而达到测量的目的【唧。
１．１．２月球观测ＣＩｅｍｅｎｌＩｎｅ系统中的星载ＬｉＤＡＲ设备１９９４年１月２５日，由美国国防部和美国ＮＡＳＡ联合研制的月球探测器Ｃｌｅｍｅｎｔｉｎｅ在Ｖａｎｄｅｎｂｅ职空军基地发射升空。
在Ｃ１ｅｍｅｎｔｉｎｅ系统中，有紫外／可见光／近／ｅＶｌｅＷ冒墨曩蕾翟盔葛远红外相机以及激光测距仪（ＬｉＤＡＲ）等多个探测器同时工作，以尽可能多地获取月球的有关信息（见图１）。
Ｃｌｅｍｅｎｔｉｎｅ上的ＬｉＤＡＲ设备测量所得的数据资料用于制作月球表面高程图，也可以用于研究岩石圈的应力应变特性；或结合重力信息研究月球外壳密度分布等。
Ｃｌｅｍｅｎｔｉｎｅ系统中星载ＬｉＤＡＲ设备运行的实际轨道高度为６４０ｋｍ，覆盖了月球两极６００之间的范围。
在轨测量时运行４５ｍｉｎ后可以稳定在１Ｈｚ的脉冲重复频率【８】。
图１ＣｌｅｍｅｎｌＩｎｅ卫星及其上的Ｌ．ＤＡＲ设备Ｆｉｇ．１ＣＩｅｍｅｎｔｉｎｅａｎｄＬｉＤＡＲｓｙｓｔｅｍ１．１．３火星勘探者号搭载的ＭＯＬＡ一２系统火星全球勘探者号ＭＧＳ宇宙飞船由美国ＮＡＳＡＧｏｄｄａｒｄ空间飞行中心组织研发．于１９９６年１１月７日发射升天，星载ＬｉＤＡＲ测高系统ＭＯＩＡ一２是其搭载的四大仪器之一。
ＭＧＳ历时两年到达火星．并顺利进入４００ｋｍ圆轨道，对火星地形进行测量。
ＭＯＬＡ（ＭａｒｓＯｒｂｉｔｅｒＬａｓｅｒＡｌｔｉｍｅｔｅｒ）探测的主要目的就是确定火星球体的地貌，为星体地质科学和物理学研究提供更多的资料；另外一个目的是研究火星表面反射率特征、分析球体表面矿物学分布，以及反射率的季节变化，为大气循环方面研究提供必要支持。
并为将来火星探测者的着陆地点选择提供测地学和地形学上的评估。
图２给图２ＭＯＬＡ系统及其测量的火星表面高程图Ｆｉｇ．２ＭＯＬＡｓｙｓｔｅｍａｎｄＭａｒｔｉａｎＤＭＥ出了ＭＯＬＡ系统外形及其探测到的火星表面高程图ｐ１０１。
【国家自然科学基金】_交叉点分析_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140802
53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83
2011年 科研热词 交叉点 系统误差 航空重力测量 效果评价 多目标优化 反应机理 半参数模型 pareto非劣解 高程变化 铁磁性材料 遗传算法 道路网络 过渡金属离子 软岩 质量变化 角点检测 视网膜血管 表达分析 航迹拟合 自燃倾向性 自旋禁阻反应 自旋-轨道耦合(soc) 自旋-轨道耦合 脉冲涡流 耦合支护 累加点到弦的距离 系间窜越几率 秩亏网平差 硫化矿石 眼底图像 相对误差 滤波 海洋重力测量 测试方法 条带测深 条带拼接网 有限元法 最小化边交叉数 最小二乘回归 最低能量交叉点(mecp) 最低能量交叉点 政策研究 改进非劣分类遗传算法 小生境遗传算法 密度泛函理论 大豆 多点地震动激励 多场耦合 复合材料结构 基因克隆 基于位置的服务 块域分析法 推荐指数 4 3 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2009年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 2 阴影消除 遗传算法 边界交叉点 苯 自燃倾向性 背景重构 联合支护 破坏机理 目标分割 理论计算 烷基化反应 灰度归类 激发态 测定方法 氧化动力学 数值模拟 恩德比地 巷道交叉点 密度泛函理论 反应机理 卫星激光测高 势能面 冰盖 光异构化机理 优化交叉点规模 交叉算子 交叉点分析 乙醇 乙烯 h-zsm-5 3'3'-偶氮苯磺酸
2025届浙江省天域联盟高三上学期一模物理试题(含答案)
绝密★考试结束前2024-2025学年第一学期天域全国名校协作体联考高三年级物理学科试题考生须知：1．本卷共8页满分100分，考试时间90分钟。
2．答题前，在答题卷指定区域填写班级、姓名、考场号、座位号及准考证号并填涂相应数字。
3．所有答案必须写在答题纸上，写在试卷上无效。
4．考试结束后，只需上交答题纸。
选择题部分一、选择题Ⅰ（本题共13小题，每小题3分，共39分。
每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）1．《吕氏春秋》中有记载：“慈招铁，或引之也。
”那时的人称“磁”为“慈”，他们把磁石吸引铁看作慈母对子女的吸引。
表明我国很早就积累了磁方面的认识，磁的强弱用磁感应强度来描述，它的单位用国际单位制中的基本单位表示为（）A ．B ．C ．．D ．2．2024年巴黎奥运会中，中国队一共获得40枚金牌，下列几种关于奥运比赛项目的描述正确的是（ ）A ．如图（a ）在掷铁饼比赛中，中国选手冯彬投出67.51米的好成绩。
“67.51米”指的既不是铁饼在空中的路程也不是铁饼位移的大小B ．如图（b ）主裁判根据网球在红土地上留下的印记判断球是否出界时，可将网球视为质点C ．如图（c ）中国队在男子4×100米混合泳接力决赛中，以3分27秒46的成绩夺得金牌。
“3分27秒46”指的是夺金时刻D ．如图（d ）运动员刘洋获得男子吊环奥运冠军，此时每根绳的拉力等于刘洋自身重力的一半3．2024年6月2日6时23分，我国自主研制的嫦娥六号着陆器和上升器组合体成功软着陆于月背的南极—艾特肯盆地。
如图所示，嫦娥六号正在进行采样工作，下列说法正确的是（ ）A ．嫦娥六号绕月飞行时处于平衡状态B ．嫦娥六号即将着陆时处于失重状态C ．嫦娥六号着陆时，机械能守恒D．嫦娥六号点火起飞时处于超重状态11N A m --⋅⋅21kg s A --⋅⋅2Wb m -⋅2Wb m ⋅4．如图所示，运动员正在使用“倒蹬机”锻炼身体。
板块运动及其地质影响
板块运动及其地质影响引言板块构造理论是现代地质学的基石之一，解释了地球表面的动态变化。
地球的外壳由多个大大小小的岩石板块组成，这些板块在地幔的驱动下缓慢移动，导致了地震、火山活动、山脉形成等一系列地质现象。
本文将深入探讨板块运动的原理、过程及其对地球地质环境的影响。
板块构造理论的发展历史板块构造理论的发展经历了漫长的历史。
从早期的大陆漂移假说到现代的板块构造理论，科学家们通过不断的观测和研究，逐步揭示了地球内部的动态机制。
早期假说20世纪初，德国气象学家阿尔弗雷德·魏格纳提出了大陆漂移假说，认为现今的大陆曾经是一个超级大陆——盘古大陆，之后逐渐分裂并漂移到现在的位置。
虽然这一假说解释了许多地质现象，如相似的化石分布和地质结构，但当时缺乏有力的机制解释其驱动力，未能被广泛接受。
板块构造理论的确立20世纪60年代，随着海洋地质研究的进展，科学家们发现了海洋中脊和深海沟等关键地质特征，并通过磁异常带的研究证实了海底扩张理论。
哈里·赫斯和罗伯特·迪茨等人提出了板块构造理论，解释了地壳的形成、移动和再循环的机制。
地震波的研究进一步证实了地幔对流的存在，为板块运动提供了动力来源。
板块的分类与运动方式地球表面被划分为七大板块和多个小板块。
主要板块包括太平洋板块、北美板块、南美板块、非洲板块、欧亚板块、印度-澳大利亚板块和南极板块。
这些板块以不同的方式相互作用，主要表现为三种运动方式：发散型边界、汇聚型边界和转换型边界。
发散型边界发散型边界主要发生在洋中脊处，两个板块相互远离，地幔物质上涌，形成新的地壳。
大西洋中脊是一个典型的例子，两侧的美洲板块和欧亚、非洲板块正在逐渐远离。
洋中脊的活动伴随着频繁的火山活动和地震。
汇聚型边界汇聚型边界是两个板块相互碰撞的区域，根据板块类型的不同，分为三种情况：1.大洋板块与大陆板块碰撞：大洋板块因密度较大而俯冲到大陆板块之下，形成深海沟和火山弧。
典型的例子包括环太平洋火山带。
第二十五次南极科考队出征测绘勇士重任在肩
“
”
地球
收集 到 的所 有信息还 可 以 帮助 印度行政部 门进 行城市
规划 、
交通 管理 ．
融地理 参考 同 时 E S RI金 融市 场 专 家表示
。
．
，
尽 管 目前许 多行业 资产市场低迷 ， 但是Gls 领域
所获得 的市场投资仍然持续增长 。 (刘禹杉 )
嫦娥一 号数据制作的第一 幅全 月球影 像图公布
1 1月 12 日 ．
国家国防科技工 业
局 发布 了依据嫦娥一 号 卫 星 拍摄数
年 此 前 世 界 上 只 有美 国 俄 罗 斯 和 欧 洲 自主 研 制 生 产 卫 星 导 航
。
，
．
系统 。
(熊敏 )
印度 高清地 图挑 战谷 歌地球
“
”
印度空 间研 究组 织准备打造 地球
(B hu v a n ) 工 程 发布 比 ．
“
”
谷歌地球
分辨率更高的网络地 图 。
英 国 《泰晤 士 报 》报道
测绘基 准维护观 测 南极普里 兹湾海冰观 ，
测 长城站GP S 跟踪站建 站观 测及 其周边 地 、
区航外业控制测量等测绘工 作。
首位登上 南极最高点的测绘 队员张胜凯
承 担南极 内陆冰盖DOME A 测绘科学考察任
务 测绘 队员赵珞成承担南极 中山站绝对重 。
力基 准 的建 立 和相 对 重 力测量 任 务 。 测 绘 队
航空摄影像片控制点测量任务 。
8 名测 绘 队 员还 要 与极 地 中心 协 作 完 ．
成两 项考察 内容 ： 一 是埃默里 冰架复盖 面积
达 6 0 0 0 平 方 千 米 的8 个高精度G P S 定位 点 的运
利用GOCE轨道数据反演南极冰盖质量变化
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｔ ｅ ｎ ｇ ｒ ａ ｖ ｉ ｔ ｙ ｉ ｆ ｅ ｌ ｄ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｓ ｕ ｐ ｔ ｏ ６ ０ ｄ ｅ ｇ ｒ ｅ ｅ ａ ｎ ｄ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ａ ｒ ｅ ｒ ｅ ｃ ｏ ｖ ｅ ｒ ｅ ｄ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｏ ｎ ｅ ｙ ｅ ａ ｒ Ｇ Ｏ Ｃ Ｅ ｏ ｒ ｂ ｉ ｔ ｓ ｄ ａ —
ＧＯ Ｃ Ｅ ｓ ａ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｔ ｅ ，ｉ ｔ ｍｅ ａ ｎ ｓ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｉ ｃ ｅ ｓ ｈ ｅ ｅ ｔ ｏ ｆ Ｂ ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ ｉ ｓ ｍｅ ｌ ｔ ｉ ｎ ｇ ．
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ： ＧＯＣＥ；ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｅ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｒ ｂ ｉ ｔ ；ｍａ ｓ ｓ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｏ ｆ ｉ ｃ ｅ ｓ ｈ ｅ ｅ ｔ ｉ ｎ Ａｎ ｔ ａ ｒ ｃ ｔ ｉ ｃ；Ｇｕａ ｓ ｓ ｉｌ ｆ ｔ ｅ ｒ ；ｄ ｅ ｃ ｏ ｒｅ ｌ ａ ｔ ｅ ｉ ｆ ｌ ｔ ｅ ｒ
ｔ ａ ａ ｎ ｄ ｓ ｈ ｏ ｒ ｔ ａ ｒ ｃ ｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｌ ａ ｐｐ ｒ ｏ ａ ｃ ｈ．Ｔｈ ｅ ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｅ ｒ ｒ ｏ ｒ ａ ｍｏ ｎ ｇ ｓ ｐ ｈｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｈ ａ ｒ ｍｏ ｎ ｉ ｃ ｃ ｏ ｅ ｆ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｔ ｓ ｉ ｓ ｓ ｔ ｕｄ ｉ ｅ ｄ．Ａｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｓ ｓ ｃ ｈａ ｎ ｇ ｅ ｗｉ ｔ ｈ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ ｏ ｆ Ａｎ ｔ ａ ｒ ｃ ｔ ｉ ｃ ３ ０。ｉ ｓ ｉ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｄ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｃ ｏ ｖ ｅ ｒ ｙ ｇ ｒ ａ ｖ ｉ ｔ ｙ ｉｅ ｆ ｌ ｄ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｓ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ．Ｔｈ ｅ ｒ ｅ －
地球系统科学
什么是地球系统科学进入21世纪，地球科学发展到“地球系统”的新阶段，强调地球岩石圈、水圈、大气圈和生物圈之间的相互作用，进而从整体地球系统的视野，对地球各圈层的相互作用过程和机理进行研究。
当前更多的对地观测体系(卫星、地表台站等)，更细的时空分辨率以及更强的数据处理(超级计算机)，正逐渐促进人类对地球的科学认知，增强人类适应全球环境变化的能力，并服务于可持续发展！一，地球系统科学的定义和特点地球是一个物质与能量不断相互作用下的一个非常复杂的非线性系统，它可以被划分为几个基本的圈层，各圈层之间彼此交错相互影响，圈层之间及内部随时间的相互作用构成了地球的演化。
地球系统指由大气圈、水圈（含冰冻圈）、地圈（含地壳、地幔和地核）、土壤圈和生物圈（包括人类）组成的有机整体。
地球系统科学主要研究各圈层的物质组成、结构分布、各圈层内部及之间一系列相互作用过程和形成演变规律，以及与人类活动相关的全球变化，为人类认知地球和绿色可持续发展提供科学支撑，以应对全球环境变化所带来的挑战。
地球系统的演化主要受内动力地质作用和外动力地质作用的共同驱动，其主要有两个能量输入体系。
一个是太阳在核聚变过程中向太阳系释放的太阳辐射能量，直接影响着地球气候变化、生物光合作用和岩石风化剥蚀等地球表层系统过程，是外动力地质作用最主要的能量供给；另外一个是地球内部放射性物质衰变、物质向地球深部迁移释放的重力势能和矿物结晶等释放的热量，对大陆漂移、海底扩张、板块运动、岩浆活动、地震作用、变质作用和构造运动等过程产生影响，是内动力地质作用最主要的能量供给。
地球作为一个由多时、空尺度过程构成的复杂巨系统，在空间上表现为多圈层体系。
地球各圈层（岩石圈—土壤圈—大气圈—水圈—生物圈）、各过程（生物过程、物理过程、化学过程）、各要素（如：山水林田湖草海）之间相互作用、相互联系、连锁响应。
地球系统科学将大气圈、生物圈、土壤圈、岩石圈、地幔/地核作为一个系统，通过大跨度的学科交叉，构建地球的演变框架，理解当前正在发生的过程和机制，预测未来几百年的变化。
GRACE重力卫星在陆地水储量变化监测中的应用
ｔ ’ 引 百 ＧＲ ＡＣ Ｅ重力卫 星是 由美 国和 德 国联 合 研 发 ，
于２ ０ ０ ２年 ３月 １ ７ 日于俄 罗 斯北 部 的 普 列谢 茨 克
基地（ Ｐ ｌ ｅ ｓ ｅ ｔ ｓ ｋ ） 发 射升 空 。Ｇ ＲＡＣ Ｅ重 力 卫 星 的首
美 国喷气 动 力 实 验 室 （ Ｊ Ｐ Ｌ） 负责， 科学数据处理 、
分发 与管 理 由 Ｊ Ｐ Ｌ、 德 克 萨斯 人 学 空 间研 究 中心 （ Ｃ Ｓ Ｒ） 和德 国地学 研究 中心 （ Ｇ Ｆ Ｚ ） 共 同承 担 。
增 。该研究 所 提 出 的从 ＧＲ ＡＣ Ｅ卫 星 重力 信 号 中 排除 冰川 均衡 调整 的 巨大干扰 ， 从 而有效 分离 出相 关研 究 的地 区水储 量变 化及其 趋势 ， 所 给出 的结果 有利 于 了解北 美北 欧 当前 知 之甚 少 的区 域水 储 量 变化 趋 势 ， 进 一步 显示 了卫 星重力 探测地 球 系统质
量变 化 与迁移 的 巨大能 力 。 Ｇ ＲＡＣ Ｅ卫 星数 据在 国 内也得 到 一 些应 用 ， 由
ｌ 在 国 内外 水 储 量 变 化 监 测 应 用 中
的研 究 现 状
２ ０ ０ ２年 欧 美 发 射 的 重 力 恢 复 和 气 候 实 验
（ Ｇ ＲＡＣ Ｅ） 卫星 在探 测 陆 地 水储 量变 化 、 冰雪 消 融
的现今 物质平 衡 信 号 ， 因此 ， 在 这些 地 区 的相 关研 究 一 直没有 取 得 进 展 。２ ０ １ ２年 ， 中科 院 测 量 与 地 球 物 理研究 所 汪汉 胜研 究 员 及 其 负 责 的研 究 团 队 与 加拿 大卡 尔加 里大学 胡 百卓教 授 、 瑞典 国土测量 局 Ｈｏ ｌ ｇ ｅ ｒ Ｓ ｔ ｅ ｆ ｆ ｅ ｎ博 士合作 ， 对 冰川 均衡 调 整理论 进 行 深入 研 究 ， 首 次 提 出 了 ＧＲ ＡＣ Ｅ联 合 Ｇ Ｐ Ｓ观
14南极洲
最为著名的是挪威探险家罗尔德·阿蒙森和英国探险家罗伯特·斯科特。
02
探险活动的成果
这些早期探险活动为人类对南极洲的认识奠定了基础，包括发现南极点、
绘制南极地图、研究南气候和生物等。
03
探险活动的挑战与困难
早期探险活动面临着严寒、暴风雪、海冰等极端自然条件的挑战，同时
缺乏现代科技设备的支持，使得探险活动充满了未知和危险。
生物多样性
南极洲生物多样性较低，但仍有一些特有 的生物种类，如企鹅、海豹、鲸鱼等。
资源分布与利用现状
矿产资源
南极洲矿产资源丰富，包括煤、铁、石 油、天然气等，但由于环境恶劣和开采 困难，目前尚未进行大规模开发。
生物资源
南极洲海洋生物资源丰富，包括鱼类、 磷虾等，对全球渔业有一定贡献。
淡水资源
南极洲拥有大量淡水资源，以冰川形式 储存，是全球重要的淡水资源储备地。
科研与创新能力 加强南极洲科学研究，提高人类对南极洲的认知水平和创 新能力。
多元共治模式构建路径探索
01
政府间合作
加强各国政府间在南极洲问题 上的沟通与协调，形成共同治
理的合力。
02
非政府组织参与
鼓励非政府组织、科研机构等 社会力量参与南极洲治理，拓
宽治理渠道。
03
企业社会责任
引导企业在南极洲开展业务时 履行社会责任，注重环境保护
制定治理规则
建立完善的南极洲国际治理法律法规体系。
加强国际合作
促进各国在南极洲科研、环保等领域的合作与交流。
科技创新在应对挑战中作用
监测与评估技术 应用卫星遥感、无人机等技术手段，实时监测南极洲气候 变化和生态系统状况。
环保与治理技术 研发减少人类活动对南极洲环境影响的技术和方法，如清 洁能源使用、废弃物处理等。
“中国青年科技奖”武汉大学获奖者姜卫平教授
大学科普·特约专稿 Invited Manuscript
海洋垂线偏差和重力异常等海洋重力场信息是海洋勘 探、远程武器发射以及陆地高程基准与海洋深度基准统一 的重要基础数据。传统的海洋重力测量方法受到海洋环境、 技术模式及海洋权益的限制，观测数据稀疏，无法覆盖全球。 联合卫星测高、卫星重力等技术能够获得全球精细的海洋 重力场信息。海洋重力异常主要产生于海底形态及其均衡 补偿物质的密度分布异常，与海水深度（海底地形）有密 切关系，故通过海洋重力异常可以反演海底地形。
高技术可以获取内陆湖泊等水域的水位高度及其变化，特 别是在无人区或难以到达地区的湖泊，同时，卫星重力技 术可获取陆地大范围的水储量变化。因此，卫星大地测量 技术不仅在海洋上的测绘与监测效果显著，还可拓展用于 内陆水域的变化监测。
目前，海洋测绘和内陆水域监测的卫星大地测量技术 及其相关海洋地理信息成果已广泛用于沿海区域数字高程 基准构建、港珠澳大桥等近海工程建设、东海等海区无缝 深度基准建立、南海基础地质研究等工作，还用于地理国 情监测重大工程，获取了青海湖等湖泊水位变化。这一技 术在测绘、海洋、交通和水利等多个行业具有广泛应用前景， 可在自然资源水文要素监测、海洋动力环境立体监测等方 面发重要作用。
责任编辑：龚 俊
“中国青年科技奖”武汉大学获奖者
姜卫平 教 授
武汉大学卫星导航定位技术研究中心姜卫平教授，荣获 第十二届中国青年科技奖。姜卫平教授长期致力于卫星大地 测量学理论及工程应用研究，在卫星导航定位、卫星测高、 卫星重力等领域取得了突出成绩。曾多次到美国、德国、冰 岛开展研究工作，是国家杰出青年科学基金获得者。主要从 事卫星大地测量学的理论及其应用研究，在卫星定位、卫星 测高与卫星重力等领域取得了一系列创新性应用成果。目前， 他主持和参加了国家自然科学基金、“863”计划和“973” 计划等项目 50 余项，发表论文 80 余篇。曾获国家科学技术 进步二等奖 2 项、省部级科技进步奖 16 项，含一等奖 5 项。 2007 年入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”，获“夏坚 白院士测绘事业创业奖”，2008 年被德国斯图加特大学授予 “客座教授突出贡献奖”。（武汉大学科协供稿）
全球冰川加速融化的现状、因果及其对策
南极西部冰川融化不可避免 河床地形学是决定盆地里冰川命运的另一个 关键因素。随着朝内陆更远的延伸，所有的 冰川河床在海平面下方倾斜的更厉害。随着 冰川消退，它们将无法逃离海洋，温暖的海 水将融化它们，且融化速度可能更快。 考虑到南极洲西部这片区域的重要性，美国 宇航局冰桥计划将在今年10月开始的南极洲 部署时，继续密切检测它的进化。冰桥计划 利用了一种特殊的研究舰队，上面搭载的最 成熟精密的科研设备将记录冰川、冰原和海 冰厚度的变化。
这些冰川加重了海平面的上升，每年向海洋里释放的冰量相当于整个 格陵兰岛冰原，将足以让海平面上升1.2米，且冰融化速度之快远超 出科学家们的预期。 保守估计只需要几百年所有的冰川将全部融入海洋。三条主要的证据 预测了冰川的最终灭亡：流动速度的变化，海水上漂浮着的冰川量以 及它们流过的地形坡度和位于海平面下方的深度。 里戈诺特带领的研究小组讨论了这些冰川在过去40年间流动速度的日 益增加。而最新的研究则调查了另外两条证据。 为了定位这些点， 研究人员结合了ERS-1和ERS2收集的冰川速度的数 据和美国宇航局冰桥行动以及其它空中项目获得的冰川厚度数据，生 成了一副更加精确的河床高程地图。结果证实了6块冰川里有5块冰川 的接地线的上游不存在定位点。
一、南极冰川融化现状
1、南极冰川局部融化速度加快，东部略有增加【32】
南极冰川融化速度加快
科学家们认为，冰川融化的直接原因是空气和海洋海水的温度上升。 海水比冰颜色暗，所以吸收了更多的阳光，而这又加剧了全球气候变 暖。南极西部大冰原所有冰川因融冰量远大于降雪量，每年整体减重 1030亿吨，是导致海平面上升的重要因素。其中，最大冰川派恩艾兰 冰川移动速度比上世纪70年代快40%，史密斯冰川移动速度2014年比 1992年快83%。这些冰川融冰入洋速度加快，原因在于通常阻止它们 的厚达200米至300米冰架正在消融。 澳大利亚南极冰川研究项目负责人伊恩· 艾利森说，经由过程分析冰盖 深层冰芯和海冰的数据，他们发明以前30年，南极大陆东部的冰层面 积在持续增加，所增加的面积跨越了西部冰层融化的面积。艾利森认 为，南极冰层的整体情况比较稳定。【3】
基于GRACE重力卫星资料和验潮站数据的南极海平面变化分析与研究
基于GRACE重力卫星资料和验潮站数据的南极海平面变化分析与研究作者：杨军来源：《环球市场信息导报》2018年第29期简要介绍南极冰盖消融和南极海平面变化的现状及其影响，基于德克萨斯州大学奥斯汀分校提供的GRACE全球质量变化时间序列，以及平均海面常设业务处（PSMSL）提供的南极验潮站月均数据，得到南极冰盖质量和南极区域海平面的长期变化。
结果表明，2002～2017年间，南极洲冰盖质量变化速率为-92.4±11.5Gt/a，对全球海平面变化的贡献为-0.256±0.03mm/a；南极区域海平面从2002～2012年间，上升速率为3.6mm/a；对于南极局部区域的计算表明，南极冰盖质量与海平面变化呈现负相关关系，相关系数为-0.77。
1 引言海平面变化与人们的生活密切相关，冰川减少、海平面上升，这些看似与普通人没有关系，但它带来的是极端天气的增加。
据报告统计，从上世纪50年代开始，地球上的极端天气就已开始增多，包括强降雨、热浪、洪水、干旱等，正不断给人类带来灾害。
海平面变化是全球气候变化的一个重要部分，极地冰层被公认为是全球气候变化研究中极为敏感和关键的区域，对全球海平面变化的贡献越来越显著，特别是南极和格陵兰冰体流动造成的变化是海平面上升预估不确定性的一个主要原因。
海平面在过去一个世纪的上升速率达到了1.7mm/a[1]，在1993～2003年间，海平面上升速率为2.4inm/a， Cazenave等估计南极冰盖在2003-2008年期间平均每年物质流失（198±22）Gt[2]，如果南极冰盖全部融化，将使海平面上升56.6m。
目前对于南极冰盖质量变化，主要使用重力反演与气候实验（GRACE）卫星精确测量冰盖的重力场变化，从而获得冰盖质量的变化[3]；而对于海平面高度的变化，则依赖于各地的验潮站数据，本文所使用的即为这两种数据。
国内外基于GRACE和验潮站数据进行海平面变化的研究已有一定历史，但针对南极区域的却有所缺乏，因此本文特将相关方法用于南极区域，初步分析和研究其海平面的变化情况。
南极冰盖变化的遥感监测与分析
南极冰盖变化的遥感监测与分析南极洲是地球上最冷的大陆之一，被覆盖着厚达数千米的冰盖。
这些冰盖对全球气候、海平面和生命的形成起着至关重要的作用。
因此，了解南极冰盖的变化对地球的长远生态和环境保护具有重要意义。
然而，由于南极地区的气候极端恶劣，实地调查和监测难度极大，因此，遥感技术成为南极冰盖变化研究的重要手段之一。
一、遥感技术概述遥感技术是获取地球上物体信息的技术，它通过接收和记录来自地球表面的能量，利用计算机处理技术从中提取有用的信息。
影像遥感技术是遥感技术中最常用的技术之一。
它通过拍摄航空照片和卫星图像来获取地表信息，并通过处理、解译和分析这些图像来获取地表特征参数，描述地表和地物的空间分布和变化。
在南极冰盖变化研究中，遥感技术主要采用卫星遥感技术。
卫星遥感技术具有快捷、全面、高效、高精度、全天候、无接触和无所不测等优势。
同时，它也有一定的限制，比如分辨率限制、云雾干扰和数据存储与传输难度等。
二、南极冰盖变化的监测指标南极冰盖变化的监测指标主要包括测量冰盖面积和厚度、监测冰盖表面温度、记录雪线和雪深等。
冰盖面积是指统计南极冰盖区域的大小。
南极冰盖面积通常使用卫星图像和航空影像进行测量。
由于不同时间拍摄的图像分辨率不同，因此在使用图像测量方法测量冰盖面积时，需要根据图像分辨率进行误差分析和统计。
此外，冰盖周边区域的植被和水体也需要精确测量，以排除对冰盖面积测量误差的影响。
冰盖厚度是指冰盖上部分冰雪的厚度。
南极冰盖厚度通常通过地面重力测量、地层测量和雷达测量等方法获得。
这些方法具有优异的精度和可靠性，但研究成本高，受天气和地形影响较大。
冰盖表面温度监测可以揭示大气温度的变化，以及反射和辐射作用的影响。
南极冰盖表面温度主要通过遥感红外辐射测量获得。
由于南极冰盖地区长时间处于极端低温状态，温差大、湿度低，因此红外辐射法是一种非常适合于南极冰盖的表面温度监测方法。
雪线和雪深监测可以反映冰盖吸收和反射率的变化。
气象卫星遥感在冰冻圈研究中的应用考核试卷
9.遥感技术可以提供冰冻圈的实时动态监测。（）
10.在冰冻圈研究中，高分辨率遥感影像总是优于低分辨率影像。（）
五、主观题（本题共4小题，每题5分，共20分）
1.请简述气象卫星遥感在冰冻圈研究中的应用，并列举至少三种具体的监测目标。
2.描述微波遥感在冰冻圈监测中的优势，并说明它如何克服了光学遥感的一些局限性。
7.下列哪种方法可以用于监测海冰动态：______。
8.遥感数据质量受到多种因素影响，其中需要进行______和地形校正。
9.冰冻圈遥感数据在水资源管理中的主要应用是评估______。
10.为了提高冰冻圈遥感数据的精度，可以采用______等方法。
四、判断题（本题共10小题，每题1分，共10分，正确的请在答题括号中画√，错误的画×）
A.海平面上升
B.水资源减少
C.生物多样性下降
D.气候变化减缓
11.以下哪些遥感技术可以用于监测海冰动态？()
A.光学影像
B.雷达影像
C.热红外遥感
D.激光雷达
12.在冰冻圈遥感研究中，以下哪些方法可以用于数据验证？()
A.地面实测数据
B.卫星数据交叉验证
C.模型模拟结果
D.专家经验判断
13.以下哪些因素可能导致海冰分布的变化？()
A.可见光
B.红外线
C.微波
D.紫外线
2.以下哪一项不是气象卫星遥感在冰冻圈研究中的主要应用？()
A.海冰监测
B.雪盖监测
C.气候变化预测
D.城市规划
3.在使用气象卫星遥感数据监测海冰时，以下哪一指标通常被用来表示海冰范围？()
A.冰面积浓度
冰盖融化，海平面不升反降？
冰盖融化，海平面不升反降？冰盖融化，海平面不升反降？秦鹏 1小时前（文/Stephen Battersby）坐在格陵兰冰冷刺骨的海岸上，将你的时光机调到快进模式，度过接下来的几个世纪，你会看到你上方的庞大冰盖慢慢融化，涌向大海。
这种景象本在你的预料之中，然而随着融水泄入海洋，事情却可能令你大吃一惊。
当遥远的城市忙于对抗上涨的海水时，你会发现自己高高在上，脚不湿鞋，低头看着退却的波涛。
“在你脚下，海平面将退却100米，”地球物理学家杰里·米特罗维察（Jerry Mitrovica）说，“这很疯狂，却是真的。
”这怎么可能？原来一切都与这样一个事实有关：海洋并不像它从远处看去那样平坦。
海平面上分布着水构成的丘陵和峡谷，而不像浴缸中静置的水那样一马平川。
由于坡度太缓，我们肉眼看不出这些丘陵和峡谷，但是它们的落差可达数米。
过去几千年来，这种海面上的“地形”基本上保持着一成不变，但是如今，变化已经开始了。
随着冰盖的消融，海洋中不仅水量增多，那些丘陵和峡谷也要变换位置。
根据可能发生的不同情况，或许波士顿和纽约将要面对大海水位新高的威胁，或许苏格兰的海浪将会退却，露出新的陆地。
格陵兰上的冰盖正在融化，而且这一趋势还在加快。
图片来源：海面上的丘陵和峡谷如果你认为这听起来不大可能，相信我，你绝对不是一个人，因为就连海洋学家也不曾轻易接受这个想法。
不过，这种现象涉及的物理知识十分简单，其基本原理早在19世纪便已经被人们掌握。
第一个参透其中奥妙的，是为美国地质勘探局工作的物理学家罗伯特·伍德沃德（Robert Woodward）。
当时人们刚刚开始了解到，就在不算久远的过去，北美大部分地区还都被冰川覆盖着。
有同事请求伍德沃德帮忙解释一项令人困惑的发现：冰川还在的时候，某湖泊一侧的湖岸线似乎要比另一侧高。
他意识到，地球表面的任何大质量物体，从大陆到冰盖，都会对周围的水体产生巨大的引力，使水向自身的侧翼堆积。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第21卷第2期极地研究Vol.21,No.2 2009年6月CH I N ESE JOURNAL OF P OLAR RESE ARCH June2009研究论文卫星重力用于南极冰盖物质消融评估杨元德1,2 鄂栋臣1,2 晁定波3(1武汉大学测绘学院中国南极测绘研究中心,武汉430079;2极地测绘科学国家测绘局重点实验室,武汉430079;3武汉大学测绘学院,武汉430079)提要 2002年3月发射的GRACE重力卫星,以前所未有的精度和分辨率给出了重力场的时空变化。
Jas on1重复观测获得海平面的变化,GRACE估计海水质量重新分布引起的海面高变化,两者之差获得比容海面高变化,将该结果与WOA05结果作季节性比较,结果表明CSR RL04, GFZ RL04和GRGS G L04三者结果与WOA05结果吻合,优于其他GRACE系列数据。
将选取的CSR RL04,GFZ RL04和GRGS G L04用于南极冰盖质量变化研究,得到南极冰盖冰雪物质变化的空间分布,结果表明西南极Amundsen区域明显地负增长,南极半岛存在着负增长。
估算2003年1月—2007年12月南极冰盖冰雪消融的等效体积变化,变化区间为-76k m3/a———69 k m3/a,对应海平面的贡献变化区间为0.17mm/a—0.21mm/a。
关键词 GRACE Jas on1 WOA05 比容海面高 南极物质消融0 引言南半球高纬度地区(南极和南大洋)在全球气候系统中扮演着重要角色,南极冰盖质量平衡研究对认识和了解全球海平面变化、水循环、温盐度、大气变化及相关问题起着关键性的作用[1]。
质量平衡法和测量高程变化,由于自身特点限制了人们对南极冰盖质量平衡的研究和认识[2],基于以下两点,需加强人们认识南极冰盖消融对海平面影响:(1)人类对南极冰盖认识的缺乏限制了对海平面未来变化的研究;(2)南极冰盖的认识不足,导致无法确定人类行为是否导致海平面的变化[3]。
2002年3月发射的GRACE重力卫星提供高精度的全球重力场模型月平均解,不同于传统的点和网格测量,给出重力场球谐系数(以下简称球谐系数)[4]。
GRACE重力卫星由2颗相距220k m的低轨卫星组成(轨道高度500km),由卫星上的GPS接收机、加速[收稿日期] 2008年10月收到来稿,2009年4月收到修改稿。
[基金项目] 国家科技支撑计划(2006BAB18B01)、国家测绘局南极考察地区基础测绘项目(146999071110921)、极地测绘科学国家测绘局重点实验室开放基金资助。
[作者简介] 杨元德,男,武汉大学博士生。
主要研究方向为极地重力场研究。
度计和星载K 波段星间测距仪等确定重力加速度得到重力场。
GRACE 已广泛用于水文[5]、陆地冰川[6]、海洋[7,8]和极地冰川等方面的研究。
目前公布GRACE 球谐系数的机构有CSR,GFZ,JP L 和GRGS 等,数据包括CSR 的RL01和RL04系列,GFZ 的RL03和RL04系列,JP L 的RL02和RL04系列及GRGS 的G L04系列等,评估并选取GRACE 球谐系数显得十分迫切和重要。
Cha mbers 和Chen 等人[9—11]的研究发现GRACE 季节性变化计算结果与比容改正后测高估算的全球海洋质量一致。
Cha mbers [8]发现高斯滤波使得海洋质量变化受到陆地信号泄露的影响,因此本文选取南大洋66°S —0°作实验区域进行比较验证,一方面南大洋陆地少,另一方面该实验能估算南大洋的比容海面高的季节性变化。
本文对不同系列数据进行评估,将选取的GRACE 系列数据估算南极冰盖冰雪质量变化。
1 数据与方法1.1 GRACE 数据重力场的静态部分主要由固体地球贡献,约占整个重力场的99%。
理论上周期小于几百年的重力场时变部分与水的重新分布有关,在此理论基础上W ahr [12]推导出GRACE球谐系数与面质量变化的关系式。
S wens on [13]发现球谐系数间的系统误差导致经度方向上的条带现象,Seo [14]揭示出条带现象可能与非潮汐地球物理信号(尤其是大气和海洋模型)的模型误差相关。
本文采用类似Cha mbers [8]的去条带滤波方法,该方法从8—30次3次多项式拟合(以下简称P3M8),30次以上多项式拟合效果不明显。
图1为2003年8月CSR RL04数据采用截止阶30的P3M8去条带滤波器前后的效果图,未采用高斯滤波平滑。
图1 等效水量分布图.a 未滤波;b P3M8条纹滤波Fig .1.Equivalent water height distributi on .(a )non 2filter,(b )after P3M8 高斯滤波时,面密度变化Δσ与球谐系数变化量ΔC l m 及ΔS l m 的关系如下[15]:Δσ(θ,<,t )=a ρave 3∑∞l =0∑l m =0 Pl m (cos θ)2l +11+k lW l (ΔC l m (t )co s (m <)+ΔS l m (t )sin (m <))(1) 其中θ,<分别为纬度和经度,a 为地球平均半径,ρave 为地球平均密度, Pl m 为完全规格011极地研究第21卷化连带勒让德函数,k l 为l 阶负荷勒夫数,采用W ahr [12]提供的勒夫数,W l 为l 阶高斯滤波系数。
等效水量Δh (θ,<,t )=Δσ(θ,<,t )/ρw ,ρw 为水密度。
等效体积变化Δψ(t )[16](以下简称等效体积)为:Δψ(t )=M ρw ∑∞l =0∑l m =02l +11+k l (ΔC l m (t )W l A l m +ΔS l m (t )W l B l m )(2) 其中A l m ,B l m 为研究区域展开的球谐系数,M 为地球质量,等效水量为研究区域的等效体积与研究区域的面积的比值。
测高数据包含了1阶项影响,而GRACE 对低阶球谐系数不敏感,这里采用Chen[17]给出的一阶项。
对于C 20项,GRGS G L04为GRACE 联合S LR 数据解得,其他数据统一采用Cheng 等[18]给出的C 20项。
RL04系列和GRGS 数据选取时间为2003年1月—2007年12月,其他系列数据选取公布数据。
1.2 测高数据采用JP L 提供的Jas on1沿轨海平面异常高(以下简称SSHA )数据,该数据包含了各项标准地球物理改正和大气改正,同时移去了海洋潮汐改正和逆气压改正。
将SSHA 内插成1°×1°格网,采用等面积加权得到南大洋66°S —0°海面高。
1.3 比容海面高任意网格点的比容海面高可由海水密度变化计算得到:SSH steric =-1ρ0∫0-h Δρ・dz (3)其中ρ0为海水平均密度1028kg/m 3,Δρ为海水密度变化,为温度T 、盐度S 和压强P 的函数。
T 和S 由World Ocean A tlas 2005(WOA05)提供,P 由每层深度计算得到。
Δρ采用UNESCO 标准公式计算得到,计算从海平面到1500m 深(共24层),由于测高在66°S 以南受到海冰的影响,南大洋的计算范围取为66°S —0°,采用等面积加权得到。
2 结果分析2.1 南大洋比容海面高联合Jas on1与GRACE 数据,得到了南大洋的比容海面高,结果如图2,给出了7组GRACE 系列数据计算的结果,同时也给出了WOA05的比容海面高,结果表明GRACE 联合测高计算的比容海面高与WOA05季节性变化趋势一致,但前者包含了趋势项,而WOA05只有季节性变化。
将比容海面高时间序列进行年周期和半年周期最小二乘拟合,得到了年变化和半年变化的振幅和相位(表1)。
JP L 的RL02和RL04与其他结果相差较大,GRGS 、CSR RL04和GFZ RL04的结果均接近WOA05的年周期变化。
RL04系列与之前系列相比,数据质量有所提高。
根据该结果,选取CSR RL04、GFZ RL04和GRGS G L04系列数据计算南极冰盖质量变化。
2.2 南极冰盖物质平衡研究将选取的CSR RL04,GFZ RL04和GRGS G L04系列数据用于南极冰盖冰雪质量平衡111第2期 杨元德等:卫星重力用于南极冰盖物质消融评估图2 比容海面高的时间序列Fig.2.Steric sea level ti m e series表1 比容海面高时间序列的年周期和半年周期的振幅和相位(相位<定义为si n(2πt+<)) Table1.Esti m ated annual and se m iannual a mp litude and phase of steric sea level(Phase<is defined using a sin(2πt+<)definiti on)年变化振幅(mm)相位(degree)半年变化振幅(mm)相位(degree)Jas on12GFZ R l0323.819.4 2.8278Jas on12GFZ R l0425.818 1.5301Jas on12CSR R l0124.522.8 1.3250Jas on12CSR R l0425.819 1.3189Jas on12JP L R l0223.326 1.6291Jas on12JP L R l0421.527 1.2289Jas on12GSGR G L0425.620.50.9303 WOA0525.9200.5341研究,首先得到各系列数据的南极冰盖1°×1°的等效水量的空间分布,然后进行线性项、年周期和半年周期的最小二乘拟合。
图3给出了CSR、GFZ和GRGS系列数据的南极冰盖的趋势项的空间分布,三者表现出很强的一致性,均显示西南极Amundsen区域有明显的负增长,南极半岛存在负增长,东南极有较小增加,但三者之间存在一定差异。
GRACE 估算结果包含各种不同地球物理过程引起的总质量变化,为获得南极冰盖冰雪质量变化量,必须采用其他模型分离出其他地球物理过程的影响。
本文没有考虑冰后回弹模型的误差,这里采用I J05冰后回弹模型,图3给出了南极冰盖冰雪质量变化空间分布,结果显示南极冰盖冰雪质量变化主要分布在西南极Amundsen区域和南极半岛。
采用公式(2)估计了南极冰盖物质等效体积变化,采用G LDAS水文模型计算泄漏误差,同时考虑I J05冰后回弹模型影响,图4得到各系列数据冰后回弹和泄漏误差改正后的南极冰盖冰雪等效体积变化时间序列,对该时间序列进行线性项、年周期和半年周期最小二乘拟合,CSR、GFZ和GRGS的南极冰盖冰雪物质变化为(-69±36)km3/a,(-63±36)k m3/a和(-76±37)k m3/a,对应海平面变化的贡献分别(0.19±0.1)mm/a,(0.17±0.1)mm/a和(0.21±0.1)mm/a。