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全球視野下的中國(guó)南極陸地系統(tǒng)科學(xué)(3)

今后,南極醫(yī)學(xué)將進(jìn)一步圍繞國(guó)家需求開展各項(xiàng)工作。繼續(xù)開展長(zhǎng)城站、中山站和昆侖站的不同環(huán)境因子對(duì)考察隊(duì)員生理和心理的影響及其機(jī)制研究,將前期研究成果盡快轉(zhuǎn)化為應(yīng)用,逐步建立南極生理心理健康監(jiān)測(cè)、評(píng)估和維護(hù)體系,使研究來源于考察隊(duì)員,使成果服務(wù)于南極考察隊(duì)員醫(yī)學(xué)防治。以南極越冬站模擬空間站,開展南極越冬與長(zhǎng)期駐留空間站的生理心理類比研究,建立和驗(yàn)證空間站醫(yī)學(xué)心理學(xué)健康監(jiān)測(cè)和維護(hù)技術(shù),使南極醫(yī)學(xué)和航天醫(yī)學(xué)成果相互轉(zhuǎn)化應(yīng)用。以南極為天然實(shí)驗(yàn)室,開展大氣細(xì)顆粒物PM2.5對(duì)人體呼吸和心血管等系統(tǒng)的影響及其機(jī)制,為我國(guó)大氣污染防治提供科學(xué)數(shù)據(jù)資料。

《南極測(cè)繪及其遙感應(yīng)用》領(lǐng)域包括了中國(guó)南極測(cè)繪考察過程和研究新成果。我國(guó)完成了東西南極站區(qū)附近的大地測(cè)量基準(zhǔn)建設(shè),在南極中山站、長(zhǎng)城站建立了導(dǎo)航衛(wèi)星跟地面跟蹤站、常年驗(yàn)潮站以及絕對(duì)重力點(diǎn)。從1992年開始開展了南極航空攝影測(cè)量工作,獲得了拉斯曼丘陵和菲爾德斯半島地區(qū)航空影像圖和航測(cè)地形圖。完成了南極遙感參數(shù)的現(xiàn)場(chǎng)采集、合作目標(biāo)的布設(shè)、現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定等工作,并開展了遙感測(cè)圖、冰流速和冰雪變化等研究。測(cè)繪和編制了覆蓋南極近30萬平方公里的各類地圖400多幅,命名了300多條南極地名。具體內(nèi)容有:南極板塊運(yùn)動(dòng)與冰川運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)研究;南極冰川和冰架運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè);南極航空測(cè)量技術(shù)研究;衛(wèi)星遙感制圖和特殊冰貌分析;多源遙感數(shù)據(jù)冰流速、冰架、海冰變化監(jiān)測(cè);衛(wèi)星測(cè)高技術(shù)用于冰蓋高程及其變化探測(cè);基于衛(wèi)星重力的南極冰雪物質(zhì)平衡估算;基于GNSS技術(shù)的南極電離層和對(duì)流層研究;南極地理信息系統(tǒng)與應(yīng)用和極地信息化服務(wù)等。我國(guó)南極GIS的發(fā)展目前處在空間數(shù)據(jù)、應(yīng)用模型和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的集成階段,還在逐步建立可互操作的南極空間信息基礎(chǔ)設(shè)施,為南極制圖、考察管理、科學(xué)研究、科考決策提供空間數(shù)據(jù)資源。隨著對(duì)“數(shù)字地球”認(rèn)識(shí)的不斷加深,未來南極GIS的研究也將向“數(shù)字南極”的方向發(fā)展,從目前對(duì)極地空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的可視化表現(xiàn),向異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)互操作集成和基于知識(shí)的極地智能專家系統(tǒng)發(fā)展。通過多學(xué)科交叉、新技術(shù)應(yīng)用,開展全球尺度的系統(tǒng)性、集成性研究已成為國(guó)際趨勢(shì)。全球及南極環(huán)境監(jiān)測(cè)研究,需要在衛(wèi)星遙感,現(xiàn)場(chǎng)地面觀測(cè)網(wǎng)絡(luò),機(jī)載平臺(tái)觀測(cè),模型、同化和再分析系統(tǒng),數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)等方面不斷探索,不斷利用新技術(shù)和新方法,減少現(xiàn)有研究的不確定性,增強(qiáng)定量監(jiān)測(cè)南極冰雪環(huán)境變化的能力。

《南極冰川學(xué)考察與研究》領(lǐng)域包括我國(guó)南極冰川學(xué)考察與研究逐步經(jīng)歷的學(xué)習(xí)、自主建設(shè)及快速發(fā)展階段,目前已經(jīng)初步形成了涵蓋雪冰物理、雪冰化學(xué)、衛(wèi)星遙感等多學(xué)科綜合發(fā)展體系。長(zhǎng)城站、中山站、昆侖站和泰山站的建成,逐步完善了冰川學(xué)考察后勤支撐體系,為進(jìn)一步開展深冰芯等冰川學(xué)考察研究奠定了重要基礎(chǔ)。目前我國(guó)已經(jīng)在昆侖站實(shí)施深冰芯鉆探,取得數(shù)百米寶貴的冰芯。我國(guó)南極冰川學(xué)一系列重要成果的獲得及研究隊(duì)伍的建設(shè),使我國(guó)成為世界南極冰川學(xué)研究中的一支重要力量。具體的新進(jìn)展有:東南極冰蓋演化及其氣候效應(yīng);南極冰蓋物質(zhì)平衡與海平面變化;南極雪層溫度研究;南極雪冰穩(wěn)定同位素研究;南極雪冰化學(xué)研究;Dome A深冰芯科學(xué)工程(深冰芯鉆機(jī)系統(tǒng)研制,深冰芯鉆探場(chǎng)地建設(shè))等。在不遠(yuǎn)的將來,還將開展系列綜合調(diào)查計(jì)劃,如中山站—DomeA斷面以及航空地球物理調(diào)查計(jì)劃;冰架與海洋相互作用—埃默里冰架熱水鉆研究計(jì)劃等。

極區(qū)是太陽(yáng)風(fēng)能量進(jìn)入地球空間的入口,因此成為開展日地空間物理觀測(cè)和空間天氣監(jiān)測(cè)最理想的地區(qū)。我國(guó)開展的《南極高空大氣物理學(xué)觀測(cè)與研究》內(nèi)容包括:我國(guó)在南極長(zhǎng)城站開展的電離層和地磁觀測(cè),在中山站建立了國(guó)際先進(jìn)的極區(qū)高空大氣物理觀測(cè)系統(tǒng),觀測(cè)要素涵蓋極光、電離層和地磁,并與北極黃河站構(gòu)成了國(guó)際上為數(shù)不多的極區(qū)共軛觀測(cè)對(duì)。以極區(qū)觀測(cè)為基礎(chǔ),我國(guó)在極光、極區(qū)電離層、極光和粒子沉降、極區(qū)等離子體對(duì)流、空間等離子體波、空間電流體系和極區(qū)電離層—磁層數(shù)值模擬等方面取得了一系列研究成果,主要進(jìn)展包括:首次觀測(cè)到極蓋區(qū)等離子體云塊的完整演化過程;發(fā)現(xiàn)中山站電離層F2層的磁中午異?,F(xiàn)象;首次得出日側(cè)極光多波段強(qiáng)度綜觀統(tǒng)計(jì)特征;首次觀測(cè)到極區(qū)電離層對(duì)流和日側(cè)極光隨SC的瞬變效應(yīng);在外極隙區(qū)發(fā)現(xiàn)Pc2離子回旋波的激發(fā);建立了極區(qū)電離層的三維時(shí)變模型,較好地解釋了南極中山站的“磁中午異常”現(xiàn)象和極蓋區(qū)等離子體云塊的形成與演化過程。具體研究?jī)?nèi)容有:極區(qū)電離層;極光和粒子沉降;極區(qū)等離子體對(duì)流;空間等離子體波的源區(qū)與傳播特征;極區(qū)地磁與電流體系;極區(qū)空間天氣;極區(qū)電離層—磁層數(shù)值模擬等。

《南極隕石研究與天文學(xué)觀測(cè)》包括我國(guó)第十五次南極科學(xué)考察中,首次在格羅夫山發(fā)現(xiàn)4塊隕石,隨后的6次格羅夫山考察共回收隕石12065塊,躍居世界第三。大量南極隕石的發(fā)現(xiàn),為我國(guó)隕石學(xué)和比較行星學(xué)提供了極為珍貴的其他天體樣本,也為我國(guó)月球和火星等深空探測(cè)工程科學(xué)目標(biāo)的制定和實(shí)現(xiàn)發(fā)揮重要作用。在隕石回收管理方面,我國(guó)成立了“南極隕石專家委員會(huì)”,建立完備的隕石收藏、調(diào)用、研究成果的管理制度。我們還成立了南極隕石分類小組,組織多個(gè)中科院、大學(xué)的科研機(jī)構(gòu)參與隕石的基本分類定名工作,迄今已完成隕石分類樣品總數(shù)達(dá)2436個(gè),并得到國(guó)際隕石學(xué)會(huì)隕石命名委員會(huì)的批準(zhǔn)??茖W(xué)家對(duì)其中一些珍貴的隕石樣品如火星隕石、灶神星隕石、原始球粒隕石中的太陽(yáng)系外組分進(jìn)行了深入研究,取得了一批高水平的研究成果。

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[責(zé)任編輯:楊昀赟]
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