艾默里冰架前緣冰間湖觀測

艾默里冰架前緣冰間湖觀測ObservationsinthepolynyaatfrontoftheAmeryIceShelf所屬項(xiàng)目：艾默里冰架邊緣冰間湖的成因、變化及冰－海相互作用[經(jīng)費(fèi)：37萬]

所屬學(xué)科：物理海洋學(xué)

所在隊(duì)次：中國第24次南極科學(xué)考察

觀測平臺(tái)：雪龍船

中山站

考察類型：度夏1.項(xiàng)目相關(guān)人員負(fù)責(zé)人：

史久新中國海洋大學(xué)

現(xiàn)場執(zhí)行人：

史久新中國海洋大學(xué)

2.考察背景、目的和意義本項(xiàng)考察是針對國家基金項(xiàng)目“艾默里冰架前緣冰間湖的成因、變化及冰－海相互作用（編號(hào)：40676011；執(zhí)行時(shí)間：2006年1月至2009年12月；課題負(fù)責(zé)人：史久新）”提出的。

衛(wèi)星圖片顯示，即使普里茲灣冰封時(shí)，灣內(nèi)的艾默里冰架前緣仍保持有大片無冰或薄冰的區(qū)域，即存在冰間湖。根據(jù)現(xiàn)有的資料，可以初步判定艾默里冰架前緣的冰間湖應(yīng)屬于沿岸冰間湖。強(qiáng)勁的南極大陸下降風(fēng)沿著冰架而下，不斷地將新生成的海冰吹向外海，在沿岸形成無冰水域，即冰間湖。冰間湖中大規(guī)模的結(jié)冰析鹽過程構(gòu)成對海洋的最強(qiáng)浮力強(qiáng)迫，在陸架水的增鹽起到關(guān)鍵作用，有助于陸架水向南極底層水的變性。因此，研究該冰間湖及其對普里茲灣內(nèi)海洋的熱力和浮力作用，將有助于普里茲灣底層水形成問題的解決。

已有的十多年的衛(wèi)星圖片顯示，艾默里冰架前緣冰間湖每年都會(huì)出現(xiàn)，且位置固定在艾默里冰架前緣的西部。這個(gè)位于冰架前緣的冰間湖是與冰架及其下的海洋直接相連的，與通常的陸地沿岸冰間湖有明顯的不同，是一種特殊的“冰架前緣冰間湖”。實(shí)際上，冰架下的海洋中有不但有冰架底部融化、海水凍結(jié)等熱力學(xué)過程，還存在水平和垂向的環(huán)流，將融冰水和冰架水（特指溫度低于海表面冰點(diǎn)的、在冰架下生成的水團(tuán)）輸送到冰架以外。比如，艾默里冰架下存在東進(jìn)西出的環(huán)流，而冰間湖所處的艾默里冰架前緣西部恰是冰架下融冰水和冰架水的輸出位置。另外，冰架下的過程本身對南極底層水的形成也有重要的貢獻(xiàn)。將艾默里冰架前緣冰間湖作為冰架前緣冰間湖的一個(gè)代表，對其進(jìn)行研究將增進(jìn)對冰架前緣冰間湖這類獨(dú)特區(qū)域的認(rèn)識(shí)，加深對海洋－海冰－冰架相互作用的了解。

為了完成該項(xiàng)目的研究目標(biāo)，需要在冰間湖開展現(xiàn)場考察。以往在普里茲灣開展的海洋考察都集中在南極夏季，此時(shí)普里茲灣幾乎無冰，冰間湖也就不存在了。對冰間湖進(jìn)行現(xiàn)場觀測，最好在春季或秋季。項(xiàng)目正在與澳大利亞聯(lián)系，合作進(jìn)行秋季或春季觀測，也考慮委托中山站越冬隊(duì)員幫助開展觀測。根據(jù)24次南極考察的初步計(jì)劃，雪龍船能在在12月初抵達(dá)中山站外的浮冰海域。從已有的衛(wèi)星圖片看，普里茲灣內(nèi)的海冰在12月沒有全部融化，冰間湖是存在的，也可以在此期間開展冰間湖的現(xiàn)場考察。3.實(shí)施計(jì)劃具體內(nèi)容、方法和手段及支持條件(1)具體內(nèi)容（1）冰間湖現(xiàn)場觀測：冰間湖中溫度和鹽度空間分布。

（2）冰間湖遙感觀測：冰間湖的形狀、周邊海冰的密集度、冰型、表面形態(tài)等。

(2)方法和手段：

①冰間湖現(xiàn)場觀測

從直升機(jī)上向冰間湖中施放XCTD，進(jìn)行海水溫鹽剖面觀測。直升機(jī)到達(dá)冰間湖中預(yù)定站位后懸停在海面上方20～50米高度。作業(yè)人員打開艙門，使XCTD發(fā)射器朝向飛機(jī)下方海面，施放XCTD，由放置在機(jī)艙內(nèi)的XCTD甲板單元和筆記本電腦采集數(shù)據(jù)。用手持GPS記錄站位經(jīng)緯度。

②冰間湖遙感觀測

A.航空拍攝：利用航拍設(shè)備獲得細(xì)致而連續(xù)的海冰圖像。在直升飛機(jī)上安裝航拍設(shè)備，飛機(jī)沿著冰間湖的邊緣以固定的航高（～400米）飛行，開啟航拍設(shè)備，自動(dòng)對海冰進(jìn)行連續(xù)拍照（每8秒一幅照片），利用放置在飛機(jī)上的手持GPS（天線固定到機(jī)艙外面）記錄航線的經(jīng)緯度，通過圖像鑲嵌等技術(shù)獲得冰間湖邊緣的連續(xù)海冰圖像。通過比對航拍和衛(wèi)星遙感圖片，建立從衛(wèi)星遙感資料中判讀和反演海冰物理特征的方法。在往返冰間湖途中，也利用同樣的方法對海冰進(jìn)行航拍。

B．衛(wèi)星遙感：收集觀測期間中山站和雪龍船接收的衛(wèi)星遙感圖片和資料，研究冰間湖及周邊海冰的物理性質(zhì)。

(3)工作計(jì)劃：

A.冰間湖XCTD觀測和航拍

①考察人員隨雪龍船到達(dá)普里茲灣后，利用衛(wèi)星云圖確認(rèn)冰間湖的位置。與直升飛機(jī)機(jī)組人員商定航線，在冰間湖中（約68.5S,70～72E）設(shè)置3～6個(gè)XCTD站位?？偤匠炭刂圃陲w機(jī)的續(xù)航能力（約400km）以內(nèi)。下圖為根據(jù)2005年和2006年的衛(wèi)星遙感圖片設(shè)計(jì)的航線和站位，供參考。

②在直升飛機(jī)上安裝航拍系統(tǒng)，放置GPS、XCTD發(fā)射系統(tǒng)、筆記本電腦等設(shè)備。

③2名考察人員搭乘直升機(jī)前往冰間湖區(qū)。在整個(gè)航程中，進(jìn)行航拍和GPS記錄。

④在冰間湖中的站位上，施放XCTD。每個(gè)站位上的作業(yè)時(shí)間約為10分鐘，總的站位作業(yè)時(shí)間控制在1個(gè)小時(shí)之內(nèi)。

B.衛(wèi)星資料收集：在雪龍船上收集進(jìn)入冰區(qū)后的衛(wèi)星遙感圖片和資料；前往中山站收集考察期間的衛(wèi)星資料，收集歷史遙感資料。

20051128200511282006112420061124雪龍船前往航線返回航線XCTD站位

(4)交通方式：

冰間湖現(xiàn)場觀測需要搭乘直升機(jī)前往。

(5)作業(yè)設(shè)備：

冰間湖現(xiàn)場觀測均為小型設(shè)備，主要有：XCTD及配套的發(fā)射器和甲板單元、GPS、筆記本電腦。采用雪龍船的XCTD發(fā)射器和甲板單元。XCTD、GPS和筆記本電腦由中國海洋大學(xué)考察人員自帶。

航拍設(shè)備由大連理工大學(xué)李志軍教授提供，該套設(shè)備曾成功應(yīng)用于第21、22次南極考察。

(6)作業(yè)要求：

前往冰間湖之前，需要衛(wèi)星云圖確定冰間湖的位置。直升機(jī)懸停施放XCTD，需要直升機(jī)組配合，并給予指導(dǎo)。

冰間湖在南極春季出現(xiàn)，夏季消失。根據(jù)前幾年的衛(wèi)星圖片分析，在11月底之前冰間湖是存在的。雪龍船到達(dá)普里茲灣后，請盡早安排飛機(jī)前往冰間湖區(qū)進(jìn)行觀測。如果3月份存在冰間湖，也可以進(jìn)行觀測。

4.其它說明考察類別：站位觀測(雪龍船),海冰上觀測(雪龍船),海冰上觀測(中山站)

日期范圍：2007-11-25至2007-12-31

觀測子項(xiàng)：1艾默里冰架前緣冰間湖XCTD觀測

修訂日期：2007-09-14