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第4次内陆考察队(2002年)

队次名称: 第4次内陆考察队(2002年)
起止时间: 2002-01-18 ~ 2002-01-31
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总体任务与计划

在国家“九五”实施中山站至Dome A连续三次断面考察基础上,国家海洋局极地考察办公室先后两次在上海召开了国家南极考察“十五”规划,将中山站至Dome A断面上高分辨率气候环境记录研究仍然列为“十五”南极考察的重点内容,并将在Dome A顶点实施中等深度的冰钻计划。此外,中国科学院亦于2000年初将该条断面上的全球变化研究确立为“知识创新工程”重要方向项目,给予较大力度的支持。在国家南极“十五”计划尚未批准立项的背景下,新世纪开头的本次考察具有承上启下、为“十五”计划实施奠定基础的作用,也是中国ITASE计划深入执行的必要步骤,意义深远。

根据安排,本次考察的核心任务是中澳合作自动气象站安装,并在冰盖边缘的高积累区钻取一支100米左右的冰芯,以高分辨率地恢复该地区气候、环境的演变。此外,兼顾表面物质平衡常规观测、遥感地面验证、冰雪物理、冰雪化学的观测、采样,等等。

科考内容

  1. 中澳合作自动气象站安装

按原定计划在LGB69点安装了自动气象站,对安装时的实时气象要素进行了现场观测,并将结果通知澳方以供对比,从澳大利亚南极局的反馈信息得知,气象站运行正常,向Argos系统的发射也完全正常。LGB69气象站基本为澳大利亚南极局自行研制组装098型自动气象站略作改进而成,主要记录参数为1米高度气温、风速;2米高度气温、风速;4米高度气温、风速;表面积累速率;太阳总辐射;风向;气压;湿度;0.1米、1米、3米、5米和10米深雪层温度;该系统还监测控制箱内的电池电压和控制箱温度。

安装地点的辅助参数如下:

地点名称: LGB69

纬度: -70°50¢06.6²

经度: 77°04¢28.9²E

海拔: 1850m a.s.l.

积累率: 749.4mm a-1(雪深) (LGB69点花杆网阵1999年1月29日至2002年1月21日三年期间表面积累率求得的平均值)

距海岸距离: 160km


2. 高分辨率冰芯钻取

采用BXZ-100电动机械钻,在LGB69(70°50¢06.6²S,77°04¢28.9²E,1850m a.s.l.)处钻取冰芯。冰芯钻取期间,用电子称对每段称重,并用游标卡尺测量冰芯直径,记录每段长度,冰芯总长度为102.18m. 冰芯被装入塑料筒带后,依顺序编号,装入保温箱保存。


3. 用于绝对测年的浅冰芯钻取

LGB69冰芯钻孔附近,又钻取了3支20m浅冰芯,用于现代火山作用雪冰芯记录的研究和测试热核爆炸的层位,即b活化度的测量,编号分别为1-x”2-x”3-x”雪芯。 因南极冰盖内20世纪50年代和60年代的原子弹实验沉降的放射性核素的含量极低,因此需要样品量极大,将同时对三支雪芯以相同间距截取样品,在国内过滤至专用滤膜后,带往美国缅因大学测试。测试结果成为102米冰芯断代的标志层。

4. 用于测试海洋生物有机酸(MSA,甲酸和乙酸)的浅雪芯

LGB69点钻取了两支长度均约5米的雪芯,用于该项测试,分别标计为b1-x”雪芯和 “BT1-x”雪芯。该项研究能反映南大洋海洋生物活动在本地区的记录。并可能反映出其与气候变化的关系。又因该地点积累率极高,MSA的季节变化(通常夏季值高,冬季值低)也是冰芯上部断代的良好指示物。

5. 102m钻孔温度测量

冰孔温度剖面是反映冰盖热学特性的重要参数.LGB69芯钻取完成后,采用中国科学院寒区旱区环境与工程研究所研制的热敏电阻温度计组(A-3组)对冰孔温度进行了连续3天的测试(表1),该温度计的分辨率为正温0.03°C,负温0.01°C,精度优于0.05°C

6. 中韩合作雪坑重金属样品采集

采用事先在韩国清洗(浸泡半年,水洗及酸洗共3遍)的超净样品瓶,以及用同样程序清洗的采样工具,分别在LGB6970°50¢06²S 77°04¢28²E1850m a.s.l.)LHA00669°31¢14²S76°17¢33²E529m a.s.l.)处采集雪坑样品。前者深度2.6m后者1.5.采样间距5cm。以同样间距采集一套样品,用于其他测试,并对雪坑定年。对每个雪坑描述了其物理剖面,测量了密度及温度剖面。

7. 断面1m深雪样采集

采用手摇钻,每10km钻取1m深浅芯,现场刮去外层后,以每20cm截样,即每支雪芯取5个样品,立即装入洁净样品瓶。共在16个地点采样,共获样品80个。此套样品用以反映从冰盖边缘至内陆冰盖主要气候和环境指标的空间变化。中国首次内陆冰盖考察曾以每4km采集类似样品,经测试,只有氧稳定同位素结果良好,但因使用了国产非专用样品瓶,虽事先认真清洗,但材料不够洁净,化学测试结果因不能使用而废弃。本次采集也是一次弥补性采集,以便形成整个1100千米断面的空间分布。

8. 沿线物质平衡花杆及花杆网阵复测

对尚未被雪完全覆盖的花杆复测了高度。共测花杆79个。此外,对LGB69点花杆网阵进行了复测。经计算,LGB69点1999~2002年平均积累率达75cm雪深/年。

9. 沿途每十千米间隔采集表面雪样

17102,并测量雪温和雪密度;在LGB72LGB70LGB69LHA006四个宿营地分别钻取45米浅雪芯一支;在LGB69LHA006分别挖2.61.2雪坑一个,进行简单地层描述、测量雪温和雪密度,2cm高分辨率精细取样,样品量分别达到90540件和50300,以恢复当地季节性的气候环境变化。

附带进行的高精度GPS复测项目因所有原设花竿均被雪埋没,没有进行。


考察队员

考察队员 单位 工作地点 考察类型 角色
夏立民 国家海洋局极地考察办公室 内陆冰盖 度夏 队长
王福东 青海工程机械厂 内陆冰盖 度夏 机械师
闫明 中国极地研究中心 内陆冰盖 度夏 冰川化学
徐霞兴 中国极地研究中心 内陆冰盖 度夏 机械师
效存德 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 内陆冰盖 度夏 副队长
高新生 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 内陆冰盖 度夏 自动气象站安装
林清辉 中央电视台 内陆冰盖 度夏 随队记者
米明宇 中央电视台 内陆冰盖 度夏 随队记者