埃莫里冰架热力学效应对冰腔内物理海洋环境影响的研究开题报告
2022-01-09 22:26:05
全文总字数：3783字
1. 研究目的与意义及国内外研究现状
本课题利用已有的数值模拟方法得到的东南极地区埃莫里冰架处冰腔内的热动力效应关闭下的各要素情况，和其正常状态下对应要素情况做对比，以此探究埃莫里冰架的热力学效应对冰腔内部各水文要素及物理海洋环境变化的影响。
面积达1400万平方公里的南极洲,被平均厚度达2200米的冰雪所覆盖,其占有世界3/4的淡水储量。一旦南极冰川全部融化,将导致全球海平面上升约60米。南极冰盖的存在和它对南半球以及全球环境、气候和海平面变化的影响和反馈,以及对人类可持续发展的影响等，一直是科学家们极感兴趣的课题。
位于东南极地区的埃莫里冰架是南极洲东部的主要多湾冰架，它由Lambert冰川盆地的冰流大量涌入而形成。埃莫里冰架面积为6.9万平方公里，冰流从不到200千米的狭窄的冰架前缘排出，出口仅为南极洲海岸线长度的1/60。埃莫里冰架拥有与海洋接触最深的南极原冰层（海平面以下2500米）。大约16%的南极洲东部冰架地面面积通过Lambert冰川和其他冰川疏水。
数值模拟研究对提高我们对气候变化对浮动冰架和冰架质量平衡的影响的理解是至关重要的。决定冰架和海洋之间的相互作用主要依靠数值模拟。因为在极地地区，特别是在冰架下的原位观测是稀少的。数值模拟也可以用来预测这些机制对气候变化的反应。然而，大多数全球气候模型都无法解决南极大陆周围的大陆架问题。
综上所述，分析埃莫里冰架热力学效应对冰腔内物理海洋环境影响具有十分重要的学术意义和实际应用价值，可以为数值模拟的研究和埃莫里冰架的热力学效应影响提供一定的实践意义和途径。国内外研究现状
| 数值模拟研究对提高我们对气候变化对浮动冰架和冰架质量平衡的影响的理解是至关重要的。决定冰架和海洋之间的相互作用主要依靠数值模拟，因为在极地地区，特别是在冰架下的原位观测是稀少的。数值模拟也可以用来预测这些机制对气候变化的反应。然而，大多数全球气候模型都无法解决南极大陆周围的大陆架问题。因此，了解气候变化对冰和海洋相互作用的影响依赖于使用高分辨率的区域模型。冰架水羽流动力学一直是许多专业建模研究的重点。在Jenkins和Bombosch以及Smedsrud和Jenkins的单维平均模型中研究了冰架水羽流中的冰动力学，且最近的Holland和Feltham的二维模型中也进行了研究。然而，这些模型的缺陷有两个原因：首先，必须先知道每个羽流所遵循的路径才能确定冰架底部的压力；其次，羽流是在环境流体和冰架基础之间引入的，因此必须保持与冰架底部的联系。2012年Galton等人根据埃莫里冰架质量平衡的观测估计，制定数值模拟的模型和实验，并评估了模式模拟埃莫里冰架底层融化和冰冻的大小的能力，给出了动态的模型的实验结果。 我国在南极海冰海流的研究方面起步较晚。研究途径主要有两种：南极实地科学考查和室内理论分析研究。 中山站位于埃默里冰架附近，针对南极冰架的研究工作主要在埃默里冰架上开展。我国冰架研究虽然起步较晚，但已经进行了多次埃默里冰架考察包括普里兹湾海域海洋断面调查。在埃莫里冰架组成结构、物质平衡、底部消融和冻结过程、冰架冰芯稳定同位素及其化学组成、埃莫里冰架内部结构基本特征等方面取得了初步的研究成果。 |
2002/2003年第19次中国南极科学考察首次进行了东南极洲埃莫里冰架的现场调查。在埃默里冰架及冰架外缘海域开展了冰和海洋要素的野外调查，获取了冰架探冰雷达、高精度的GPS、冰芯钻探以及冰架钻孔温度的数据，在冰架外缘海洋测量了LADCP、CTD的连续观测数据。钻取到301.8m冰架冰芯样品,包括了20m的海洋冰芯，是国际上少有的完整连续、可揭示冰架底部物质结构和成份的冰芯。
| 2003/2004年，中国和澳大利亚合作进行了埃莫里冰架科学考察项目。进行了探地雷达测冰，冰架厚度测定，南极冰雪的动态监测变化；高精度 GPS现场观测等工作。获取了埃莫里冰架表面降雪累计速率；高精度 GPS定位的高程数据；海洋观测着重研究冰架和海水间的物质交换过程的机制。 2007—2008年第4次国际极地年继续通过开展国际合作、进行多学科交叉的科学考察活动，在极区建立全面系统的观测体系等平台的支撑下，埃莫里冰架研究作为重要的研究内容之一。继续侧重冰架底部的性质和现代底部过程、高精度 GPS现场测量、探冰雷达实测埃莫里冰架内部结构与底部形态、冰盖底部的水系与冰架底部附着海冰之间是否存在必然的作用机制等多方面的研究。 2017年刘成彦等人对模式模拟能力进行详细地评估，并根据该模式对mCDW的入侵及其对埃莫里冰架的影响进行了评估，验证模式的稳定性。 极地海洋研究者们基于实测数据和历史资料, 掌握了埃莫里冰架的温度、密度等特征及周围海流物理特征；在数值模拟方面，得到了较准确可靠的数值模式并已经开始应用。 |
2. 研究的基本内容
（1）基于adcp实际观测数据和模式得出数据，绘制两种数据下的埃莫里冰架冰腔内各个水文数据图像；
（2）分析两种数据得出的图像的差别并整理；
（3）分析埃莫里冰架热力学效应对冰腔内物理海洋环境影响。
3. 实施方案、进度安排及预期效果
实行方案：
利用现有的adcp数据和数值模拟得出的数据，比较两种数据下冰腔内物理海洋环境的不同，并在此基础上分析埃莫里冰架热力学效应对冰腔内物理海洋环境的影响。
4. 参考文献
[1] 王清华. 东南极lambert冰川—amery冰架系统冰川运动学研究[d]. 武汉大学, 2002.
[2]任贾文，allison i，效存德，等.东南极冰盖lambert冰川流域的物质平衡研究[j].中国科学（d辑），2002，32（2）：134-140.
[3] liu c, wang z, cheng c, et al. modelingmodified circumpolar deep water intrusions onto the prydz bay continentalshelf, east antarctica[j]. journal of geophysical research oceans, 2017, 122.
