《極地冰凍圈關鍵過程及其對氣候的回響機理研究》是2019年1月1日科學出版社出版的圖書，作者是效存德等。
基本介紹
- 書名：極地冰凍圈關鍵過程及其對氣候的回響機理研究
- 作者：效存德等
- ISBN：9787030581341
- 頁數：296
- 定價：198.00元
- 出版社：科學出版社
- 出版時間：2019年1月1日
- 裝幀：平裝
- 開本：16
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
本書較系統地總結了近年來我國主要極地冰凍圈學者對南、北極冰蓋和海冰關鍵過程及其對氣候回響機理方面的研究成果。主要體現在對南極冰蓋和格陵蘭冰蓋物質平衡計算與模擬、高度計和重力衛星對冰蓋冰量變化的算法改進、冰蓋-冰架動力學模型的研發、影響冰蓋穩定性的冰-氣界面過程、冰內過程和冰-岩界面過程觀測研究；以及南北極海冰變化特徵研究、北極海冰變化對氣候的影響與反饋作用研究、南北極海冰變化的長期序列重建等方面。
圖書目錄
總序一
總序二
前言
第1章 引言 1
1.1 概述 1
1.2 國內外進展與趨勢 3
1.2.1 東南極冰蓋表面物質平衡的星-地一體化觀測計算與評估 3
1.2.2 典型冰蓋-冰架系統監測與模擬研究 5
1.2.3 北極海冰時空變化特徵、消融機制及其對天氣氣候變化的影響機理 6
1.2.4 極地冰凍圈長期變化與氣候的關係 8
1.3 問題與主要關注點 9
1.3.1 冰蓋物質平衡計算的不確定性及多源數據的融合計算 9
1.3.2 影響冰蓋動力不穩定性的幾個關鍵問題 10
1.3.3 北極增暖、北極海冰融化對中緯度區域影響中存在的科學問題 11
1.3.4 年代際至百年際冰芯記錄反映的極地冰凍圈變化 11
第2章 研究區域與方法 13
2.1 研究區域 13
2.1.1 南極冰蓋和格陵蘭冰蓋 13
2.1.2 北冰洋 17
2.2 研究方法 18
2.2.1 冰蓋物質平衡 18
2.2.2 海冰觀測 24
2.2.3 冰蓋動力：三維Stokes冰蓋動力模型的構建 27
2.2.4 大氣動力診斷與模擬 27
2.2.5 冰芯重建方法 28
2.3 基本研究思路 30
2.3.1 本研究的基本思路 30
2.3.2 採用的技術路線 31
第3章 南極冰蓋典型流域表面物質平衡 36
3.1 南極冰蓋表面物質平衡的影響因素 36
3.2 南極冰蓋海岸至內陸表面物質平衡變化規律 37
3.2.1 中山站—Dome A斷面表面物質平衡變化 37
3.2.2 Syova—Dome F斷面表面物質平衡變化 42
3.2.3 Terra Nova Bay—Dome C斷面表面物質平衡變化 45
3.3 三個典型區域表面物質平衡的異同 47
第4章 影響冰蓋物質平衡的冰下和冰內過程 48
4.1 冰蓋的冰厚與冰下地形 48
4.1.1 Bedmap資料庫評述 49
4.1.2 中山站—Dome A斷面的冰厚和冰下地形 50
4.1.3 Dome A核心區域冰厚和冰下地形 53
4.1.4 泰山站的冰厚與冰下地形 58
4.1.5 格羅夫山的冰厚與冰下地形 60
4.2 冰蓋內部等時層及其套用 62
4.2.1 內部等時層的表示 63
4.2.2 內部等時層的形成機制 64
4.2.3 內部等時層的形變 66
4.2.4 內部等時層的套用 67
4.3 冰下復結冰、冰下湖和冰下水系統 73
4.3.1 冰下復結冰 73
4.3.2 冰下湖 77
4.3.3 冰下水系統 80
4.4 冰蓋穩定性與冰下過程 82
第5章 南極冰蓋表面物質平衡模擬 84
5.1 多源再分析資料適用性評估 84
5.1.1 再分析資料基本情況 84
5.1.2 南極冰蓋表面物質平衡實測資料庫 87
5.1.3 基於實測資料的多源再分析資料空間變化評估 88
5.1.4 多源再分析資料時間變化評估 89
5.2 多區域氣候模式相互比較與評估 92
5.2.1 區域氣候模式基本情況 92
5.2.2 多區域氣候模式表面物質平衡空間變化模擬評估 94
5.2.3 多區域氣候模式表面物質平衡時間變化模擬評估 94
5.3 現代南極冰蓋表面物質平衡變化模擬 95
5.3.1 表面物質平衡及各分量空間分布 96
5.3.2 表面物質平衡及各分量季節變化、年際變化和趨勢 97
5.4 21世紀和22世紀南極冰蓋表面物質平衡預估 97
5.4.1 LMDZ4大氣環流模式及動力降尺度 98
5.4.2 LMDZ4和SMHiL模擬的南極現代表面物質平衡評估 98
5.4.3 21世紀和22世紀南極冰蓋表面物質平衡預估 99
第6章 冰蓋物質平衡的衛星觀測 101
6.1 衛星觀測原理介紹 101
6.1.1 衛星測高原理介紹 101
6.1.2 GRACE重力衛星原理介紹 104
6.2 衛星測高與衛星重力數據處理介紹 108
6.2.1 衛星測高數據處理 108
6.2.2 衛星重力GRACE數據處理 112
6.3 衛星測高與衛星重力觀測的冰蓋物質平衡時空分布特徵 115
6.3.1 基於衛星測高的冰蓋物質平衡時空分布 115
6.3.2 衛星重力的冰蓋物質平衡時空分布 124
6.4 地面與衛星多源數據在冰蓋物質平衡的融合與同化 126
6.4.1 聯合衛星重力和衛星測高的格陵蘭冰蓋冰/雪高程變化分離 126
6.4.2 衛星與地面數據融合與同化 128
第7章 冰蓋-冰架動力模型的構建與模擬 129
7.1 冰蓋動力模型簡述 129
7.1.1 南極冰蓋和格陵蘭冰蓋 129
7.1.2 冰蓋動力模型發展歷史 130
7.1.3 海洋性冰蓋的動力學不穩定性 131
7.2 完全Stokes冰蓋模型 132
7.2.1 冰蓋流動的Stokes方程 132
7.2.2 構建Stokes模型的數值方法 133
7.3 冰架系統的模擬 133
7.3.1 冰架的動力學性質 133
7.3.2 模擬冰架流動的數值方法 134
7.4 接地線動力過程的模擬 135
7.4.1 接地線位置的確認 135
7.4.2 模擬接地線位置的移動 137
7.5 冰蓋的底部滑動 138
7.5.1 冰蓋底部的水熱特徵 138
7.5.2 確定冰蓋底部滑動係數分布 141
第8章 海冰變化觀測事實與原因分析 142
8.1 北極海凍的快速變化 142
8.1.1 密集度變化 142
8.1.2 範圍和面積變化 146
8.1.3 厚度變化 150
8.1.4 漂流速度的變化 152
8.1.5 冰齡變化 155
8.1.6 基於遙感數據的北極海冰快速變化的觀測事實 158
8.2 基於ICESat測高數據的北極海冰乾舷研究 160
8.2.1 數據簡介 160
8.2.2 解算方法 161
8.2.3 解算結果 162
8.2.4 驗證分析 164
8.3 北極黑碳對於北極海冰消融影響的觀測與模擬研究 166
8.4 北極降水形態變化對北極海冰消融影響的觀測與模擬研究 171
第9章 北極海冰變化對氣候的影響與反饋 173
9.1 9月北極海冰變化的動力學原因研究 173
9.1.1 9月北極SIE變化趨勢 173
9.1.2 夏季北極表面風場變率優勢模態的空間特徵 174
9.1.3 風場優勢模態位相演變的物理意義 178
9.1.4 夏季風場模態對9月北極SIE的影響 179
9.2 秋冬季節北極海冰融化對歐亞大陸冬季盛行天氣模態的影響 184
9.2.1 冬季歐亞大陸盛行天氣模態的空間特徵以及位相演變的物理意義 185
9.2.2 盛行天氣模態的時間演變特徵 190
9.2.3 冬季歐亞大陸盛行天氣模態與秋季北極海凍的可能聯繫 194
9.3 秋冬季節北極海冰對冬季西伯利亞高壓的影響 200
9.3.1 北極SIC和冬季西伯利亞高壓的聯繫：對季節預測的啟示 200
9.3.2 近20年來冬季西伯利亞高壓的變化趨勢 204
9.3.3 趨勢的可能機制和討論 207
9.4 冬春季節北極海冰異常對夏季歐亞大陸大氣環流以及東亞中緯度地區降水的影響 208
9.4.1 冬季北極海冰與夏季歐亞大陸大氣環流異常的聯繫 210
9.4.2 夏季歐亞大陸大氣環流變率的優勢模態的主要特徵 213
9.4.3 冬季北極海冰異常影響後期夏季歐亞大陸大氣環流的可能機理 216
第10章 南極淺冰芯記錄與海冰長期變化 219
10.1 用代用指標反演南極海凍的原理與方法 219
10.1.1 MSA與SIE 219
10.1.2 海鹽離子與SIE 222
10.1.3 其他代用指標 224
10.2 南印度洋過去300年SIE的變化特徵 225
10.2.1 LGB69冰芯記錄 225
10.2.2 LGB69冰芯內MSA與南印度洋 SIE 226
10.3 南極海冰長期變化的驅動因子探討 228
10.3.1 對南極海冰增長趨勢原因的幾種觀點 229
10.3.2 南極海凍的長期變化 231
10.3.3 SAM與SIE的可能關聯 233
10.4 指示南極冰蓋水汽來源的同位素和化學指標 235
10.4.1 南大洋斷面水汽同位素反映的緯向水汽輸送通道 235
10.4.2 冰蓋水汽和降水穩定同位素比率反映的水汽來源 241
10.4.3 海鹽離子反映的水汽來源和高程分布 245
10.4.4 中山站—Dome A斷面水汽源區及其氣候學意義 247
10.5 南極冰蓋氣溫和積累率長期變化特徵 249
10.5.1 根據冰芯重建的冰蓋千年氣溫記錄序列 249
10.5.2 積累率長期變化及其空間差異 250
10.5.3 構建分流域序列 251
第11章 主要結論與展望 254
11.1 主要結論 254
11.2 極地冰蓋物質平衡研究展望 257
11.2.1 影響冰蓋物質平衡計算的主要不確定性 257
11.2.2 消除不確定性的途徑 258
11.2.3 相關國際計畫 259
11.3 冰蓋動力學模型與地球系統的耦合 260
11.3.1 冰蓋穩定性與海平面變化的關係 261
11.3.2 地球系統模式中應該引入更加精細化的冰蓋動力學模組 261
11.3.3 全球海平面變化的長期預估 262
11.4 兩極海冰變化的影響研究及其展望 262
11.4.1 北極海冰變化與航道、資源及其地緣政治 262
11.4.2 南極海冰變化機理研究 263
11.4.3 兩極海冰變化異同 263
11.5 極地冰凍圈長期演變與預估 263
11.5.1 East GRIP等深冰芯與冰蓋動力學的結合 264
11.5.2 格陵蘭冰蓋和南極冰蓋的聯動變化與全球海平面 264
11.5.3 構建極地海冰長期變化序列 264
參考文獻 265
總序二
前言
第1章 引言 1
1.1 概述 1
1.2 國內外進展與趨勢 3
1.2.1 東南極冰蓋表面物質平衡的星-地一體化觀測計算與評估 3
1.2.2 典型冰蓋-冰架系統監測與模擬研究 5
1.2.3 北極海冰時空變化特徵、消融機制及其對天氣氣候變化的影響機理 6
1.2.4 極地冰凍圈長期變化與氣候的關係 8
1.3 問題與主要關注點 9
1.3.1 冰蓋物質平衡計算的不確定性及多源數據的融合計算 9
1.3.2 影響冰蓋動力不穩定性的幾個關鍵問題 10
1.3.3 北極增暖、北極海冰融化對中緯度區域影響中存在的科學問題 11
1.3.4 年代際至百年際冰芯記錄反映的極地冰凍圈變化 11
第2章 研究區域與方法 13
2.1 研究區域 13
2.1.1 南極冰蓋和格陵蘭冰蓋 13
2.1.2 北冰洋 17
2.2 研究方法 18
2.2.1 冰蓋物質平衡 18
2.2.2 海冰觀測 24
2.2.3 冰蓋動力：三維Stokes冰蓋動力模型的構建 27
2.2.4 大氣動力診斷與模擬 27
2.2.5 冰芯重建方法 28
2.3 基本研究思路 30
2.3.1 本研究的基本思路 30
2.3.2 採用的技術路線 31
第3章 南極冰蓋典型流域表面物質平衡 36
3.1 南極冰蓋表面物質平衡的影響因素 36
3.2 南極冰蓋海岸至內陸表面物質平衡變化規律 37
3.2.1 中山站—Dome A斷面表面物質平衡變化 37
3.2.2 Syova—Dome F斷面表面物質平衡變化 42
3.2.3 Terra Nova Bay—Dome C斷面表面物質平衡變化 45
3.3 三個典型區域表面物質平衡的異同 47
第4章 影響冰蓋物質平衡的冰下和冰內過程 48
4.1 冰蓋的冰厚與冰下地形 48
4.1.1 Bedmap資料庫評述 49
4.1.2 中山站—Dome A斷面的冰厚和冰下地形 50
4.1.3 Dome A核心區域冰厚和冰下地形 53
4.1.4 泰山站的冰厚與冰下地形 58
4.1.5 格羅夫山的冰厚與冰下地形 60
4.2 冰蓋內部等時層及其套用 62
4.2.1 內部等時層的表示 63
4.2.2 內部等時層的形成機制 64
4.2.3 內部等時層的形變 66
4.2.4 內部等時層的套用 67
4.3 冰下復結冰、冰下湖和冰下水系統 73
4.3.1 冰下復結冰 73
4.3.2 冰下湖 77
4.3.3 冰下水系統 80
4.4 冰蓋穩定性與冰下過程 82
第5章 南極冰蓋表面物質平衡模擬 84
5.1 多源再分析資料適用性評估 84
5.1.1 再分析資料基本情況 84
5.1.2 南極冰蓋表面物質平衡實測資料庫 87
5.1.3 基於實測資料的多源再分析資料空間變化評估 88
5.1.4 多源再分析資料時間變化評估 89
5.2 多區域氣候模式相互比較與評估 92
5.2.1 區域氣候模式基本情況 92
5.2.2 多區域氣候模式表面物質平衡空間變化模擬評估 94
5.2.3 多區域氣候模式表面物質平衡時間變化模擬評估 94
5.3 現代南極冰蓋表面物質平衡變化模擬 95
5.3.1 表面物質平衡及各分量空間分布 96
5.3.2 表面物質平衡及各分量季節變化、年際變化和趨勢 97
5.4 21世紀和22世紀南極冰蓋表面物質平衡預估 97
5.4.1 LMDZ4大氣環流模式及動力降尺度 98
5.4.2 LMDZ4和SMHiL模擬的南極現代表面物質平衡評估 98
5.4.3 21世紀和22世紀南極冰蓋表面物質平衡預估 99
第6章 冰蓋物質平衡的衛星觀測 101
6.1 衛星觀測原理介紹 101
6.1.1 衛星測高原理介紹 101
6.1.2 GRACE重力衛星原理介紹 104
6.2 衛星測高與衛星重力數據處理介紹 108
6.2.1 衛星測高數據處理 108
6.2.2 衛星重力GRACE數據處理 112
6.3 衛星測高與衛星重力觀測的冰蓋物質平衡時空分布特徵 115
6.3.1 基於衛星測高的冰蓋物質平衡時空分布 115
6.3.2 衛星重力的冰蓋物質平衡時空分布 124
6.4 地面與衛星多源數據在冰蓋物質平衡的融合與同化 126
6.4.1 聯合衛星重力和衛星測高的格陵蘭冰蓋冰/雪高程變化分離 126
6.4.2 衛星與地面數據融合與同化 128
第7章 冰蓋-冰架動力模型的構建與模擬 129
7.1 冰蓋動力模型簡述 129
7.1.1 南極冰蓋和格陵蘭冰蓋 129
7.1.2 冰蓋動力模型發展歷史 130
7.1.3 海洋性冰蓋的動力學不穩定性 131
7.2 完全Stokes冰蓋模型 132
7.2.1 冰蓋流動的Stokes方程 132
7.2.2 構建Stokes模型的數值方法 133
7.3 冰架系統的模擬 133
7.3.1 冰架的動力學性質 133
7.3.2 模擬冰架流動的數值方法 134
7.4 接地線動力過程的模擬 135
7.4.1 接地線位置的確認 135
7.4.2 模擬接地線位置的移動 137
7.5 冰蓋的底部滑動 138
7.5.1 冰蓋底部的水熱特徵 138
7.5.2 確定冰蓋底部滑動係數分布 141
第8章 海冰變化觀測事實與原因分析 142
8.1 北極海凍的快速變化 142
8.1.1 密集度變化 142
8.1.2 範圍和面積變化 146
8.1.3 厚度變化 150
8.1.4 漂流速度的變化 152
8.1.5 冰齡變化 155
8.1.6 基於遙感數據的北極海冰快速變化的觀測事實 158
8.2 基於ICESat測高數據的北極海冰乾舷研究 160
8.2.1 數據簡介 160
8.2.2 解算方法 161
8.2.3 解算結果 162
8.2.4 驗證分析 164
8.3 北極黑碳對於北極海冰消融影響的觀測與模擬研究 166
8.4 北極降水形態變化對北極海冰消融影響的觀測與模擬研究 171
第9章 北極海冰變化對氣候的影響與反饋 173
9.1 9月北極海冰變化的動力學原因研究 173
9.1.1 9月北極SIE變化趨勢 173
9.1.2 夏季北極表面風場變率優勢模態的空間特徵 174
9.1.3 風場優勢模態位相演變的物理意義 178
9.1.4 夏季風場模態對9月北極SIE的影響 179
9.2 秋冬季節北極海冰融化對歐亞大陸冬季盛行天氣模態的影響 184
9.2.1 冬季歐亞大陸盛行天氣模態的空間特徵以及位相演變的物理意義 185
9.2.2 盛行天氣模態的時間演變特徵 190
9.2.3 冬季歐亞大陸盛行天氣模態與秋季北極海凍的可能聯繫 194
9.3 秋冬季節北極海冰對冬季西伯利亞高壓的影響 200
9.3.1 北極SIC和冬季西伯利亞高壓的聯繫：對季節預測的啟示 200
9.3.2 近20年來冬季西伯利亞高壓的變化趨勢 204
9.3.3 趨勢的可能機制和討論 207
9.4 冬春季節北極海冰異常對夏季歐亞大陸大氣環流以及東亞中緯度地區降水的影響 208
9.4.1 冬季北極海冰與夏季歐亞大陸大氣環流異常的聯繫 210
9.4.2 夏季歐亞大陸大氣環流變率的優勢模態的主要特徵 213
9.4.3 冬季北極海冰異常影響後期夏季歐亞大陸大氣環流的可能機理 216
第10章 南極淺冰芯記錄與海冰長期變化 219
10.1 用代用指標反演南極海凍的原理與方法 219
10.1.1 MSA與SIE 219
10.1.2 海鹽離子與SIE 222
10.1.3 其他代用指標 224
10.2 南印度洋過去300年SIE的變化特徵 225
10.2.1 LGB69冰芯記錄 225
10.2.2 LGB69冰芯內MSA與南印度洋 SIE 226
10.3 南極海冰長期變化的驅動因子探討 228
10.3.1 對南極海冰增長趨勢原因的幾種觀點 229
10.3.2 南極海凍的長期變化 231
10.3.3 SAM與SIE的可能關聯 233
10.4 指示南極冰蓋水汽來源的同位素和化學指標 235
10.4.1 南大洋斷面水汽同位素反映的緯向水汽輸送通道 235
10.4.2 冰蓋水汽和降水穩定同位素比率反映的水汽來源 241
10.4.3 海鹽離子反映的水汽來源和高程分布 245
10.4.4 中山站—Dome A斷面水汽源區及其氣候學意義 247
10.5 南極冰蓋氣溫和積累率長期變化特徵 249
10.5.1 根據冰芯重建的冰蓋千年氣溫記錄序列 249
10.5.2 積累率長期變化及其空間差異 250
10.5.3 構建分流域序列 251
第11章 主要結論與展望 254
11.1 主要結論 254
11.2 極地冰蓋物質平衡研究展望 257
11.2.1 影響冰蓋物質平衡計算的主要不確定性 257
11.2.2 消除不確定性的途徑 258
11.2.3 相關國際計畫 259
11.3 冰蓋動力學模型與地球系統的耦合 260
11.3.1 冰蓋穩定性與海平面變化的關係 261
11.3.2 地球系統模式中應該引入更加精細化的冰蓋動力學模組 261
11.3.3 全球海平面變化的長期預估 262
11.4 兩極海冰變化的影響研究及其展望 262
11.4.1 北極海冰變化與航道、資源及其地緣政治 262
11.4.2 南極海冰變化機理研究 263
11.4.3 兩極海冰變化異同 263
11.5 極地冰凍圈長期演變與預估 263
11.5.1 East GRIP等深冰芯與冰蓋動力學的結合 264
11.5.2 格陵蘭冰蓋和南極冰蓋的聯動變化與全球海平面 264
11.5.3 構建極地海冰長期變化序列 264
參考文獻 265
