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南极中山站地区固定冰与湖冰热力学过程的比较-极地研究

南极中山站地区固定冰与湖冰热力学过程的比较-极地研究东南极中山站附近湖冰与固定冰热力学过程比较雷瑞波1 李志军2 张占海1 程言峰 1 （1 中国极地研究中心, 上海 200136； 2 大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室, 辽宁大连 116024） 2006年对东南极中山站附近湖冰和固定冰的热力学过程进行了系统观测。结果表明：观测的湖泊和海岸区均在2月底至3月初形成连续冰层；湖冰9月底至早于固定冰1— 2个月，湖冰最大冰厚在156—177 cm 之间，固定冰最大冰厚在167之间；湖冰和固定冰温度相对气温变化均存在高频衰减和相对滞后...

东南极中山站附近湖冰与固定冰热力学过程比较雷瑞波1 李志军2 张占海1 程言峰 1 （1 中国极地研究中心, 上海 200136； 2 大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室, 辽宁大连 116024） 2006年对东南极中山站附近湖冰和固定冰的热力学过程进行了系统观测。结果表明：观测的湖泊和海岸区均在2月底至3月初形成连续冰层；湖冰9月底至早于固定冰1— 2个月，湖冰最大冰厚在156—177 cm 之间，固定冰最大冰厚在167之间；湖冰和固定冰温度相对气温变化均存在高频衰减和相对滞后，随着深度增大其高频衰减和相对滞其中固定冰更为明显，这导致相同深度的海冰垂向热传导通量小于湖冰的相应值；融冰期，固定冰脱盐过程导致其融点温度有所升高，从而出现冰温高于当地海水冻结温度的现象。关键词海冰湖冰热力学厚度温度南极。RADARSAT 卫星遥感观测数据表明，11月东南极75°—170°E 扇区固定冰冰量占该区域冰量的28%[5] 。 5月下旬至7月中旬为极夜时间，11月下旬至次年12006年N —E 方向区间的常风频率占86.8%，大风频率s -1）占100%, 其中NE 方向常风频率和大风频率最大，分别为43.0%和69.6%。湖冰的观测主要围绕位于米洛半岛的莫愁湖，团结湖和进步湖开展（图1），其中莫愁湖是常规观测点。这三个湖泊的主要形态特征见表1。表1 湖泊的形态特征[11] Table 1. Morphological property of the investigated lakes 湖泊海拔/m 最大深度/m 面积/m 2 最大长度/m 最大宽度/m 莫愁湖 10 3.8 5000 50 30 团结湖 5 4.5 50000 255 225 进步湖 65 34 105000 600 300 [收稿日期] [基金项目] 国家重点基础研究发展计划（2010CB950301）、中国博士后基金（20100470400）和上海市博士后科研资助计划（11R21421800）资助 [作者简介] 雷瑞波，男，1981生，广东清远人。博士后，主要从事海冰和湖冰热力学研究。E-mail: leiruibo@pric.gov.cn 67.5 65.0 °S Fig.1. Locations of landfast sea ice and lake ice measurements around Zhongshan Station in 2006 2 观测和分析结果 2.1积雪和冰层厚度图2给出了不同观测点冰层厚度的变化以及莫愁湖和S2冰面积雪厚度随时间的变化。积雪厚度的每个峰值都代表一次降雪过程，中山站地区降雪过程结束后均伴随有较强烈的大风过程。风吹雪作用使得观测点积雪厚度迅速下降，也就是说风力作用是使得湖冰和固定冰冰面积雪厚度维持较低水平的主要原因。另外，雪作用更为明显，导致莫愁湖冰面的积雪厚度始终略小于S2冰面的积雪厚度。冰层厚度增长速率t 时刻的值由下式计算得到[18] ： 2t t t t t Th Th G t +?-?-=? (1) 2.2 冰层温度垂向廓线及其对气温的响应 3 结论 2006年东南极中山站附近的莫愁湖、团结湖和进步湖以及米洛半岛周边海岸于2月底至3月初形成连续冰盖，固定冰形成连续冰盖的时间慢于湖冰0—6 d 。湖冰形成连续冰盖的时间主要受湖泊地理位置、湖泊大小以及周边风力遮蔽特征影响；沿岸形成连续固定冰的时间主要与海岸线形状和局地盛行风向有关。连续冰盖形成后至7月底，湖冰和固定冰的冰厚增长率较为接近，5月份冰厚增长率最大，其后随着冰厚的增大有逐渐减小的趋势。7月底往后，湖冰冰厚增长率呈现快速下降趋势，至9月底10月初，达到最大冰厚，比固定冰达到最大冰厚的时间早1—2个月。然而，除莫愁湖外，湖冰和固定冰最大冰厚差别不大，在167—177 cm 之间。莫愁湖可能由于湖底安装有生活用水取水泵，其达到最大冰厚的时间最早，最大冰厚也最小。参考文献 1 Livingstone D M. Break-up dates of alpine lakes as proxy data for local and regional mean surface air 2 3 Shirasawa K, Lepp?ranta M, Saloranta T, STATION, EAST ANTARCTICA Lei Ruibo 1, Li Zhijun 2, Zhang Zhanhai 1, Cheng Yanfeng 1 (1 Polar Research Institute of China, Shanghai 200136, China; 2 State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China.) Thermodynamic processes of lake ice in three lakes and landfast sea ice around Zhongshan Station, east Antarctica have been investigated in 2006. The growth and decay processes of lake ice were compared with those of landfast sea ice on the base of in situ data. The responses of lake-ice and landfast sea-ice temperatures at varying depths relative to the time series of local surface air temperature were explored. The vertical conductive heat fluxes at varying depths of lake ice and sea ice were derived from the vertical ice temperature profiles. The freeze-up of lake ice and landfast sea ice occurred from late February to early March. Key words Sea ice ，lake ice ，Thermodynamics ，Thickness ，Temperature ，Antarctica

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