冰凍圈的質量平衡

內(nèi)容概要

　　一望無際的南北極冰原美麗誘人，荒蕪的冰原避免了人類的干擾破壞，充滿著魅力和神奇，然而這些并不是我們對南極和北極進行科學研究的唯一理由。與地球表面其他地方相比，南北極的重要性遠遠超出了根據(jù)其地理面積而做出的想象。冰凍圈中，冰積累與消融的平衡變化主導了地球氣候史。發(fā)生在最近一百萬年或更早年代的半規(guī)則冰期變化改變了冰平衡，關于冰期變化我們知之甚少。冰平衡的改變引起海平面的大幅度升降，這對全球海岸具有巨大影響。例如，今天的海平面比上個冰期末——大約20000年前或更早升高了120m?！　≈鲗蓸O地區(qū)冰質量平衡的長期因素，無論是對海冰的形成或是對冰原的維持，均來自于地球環(huán)太陽軌道的關鍵特征一偏心率的規(guī)律性擺動，即地球軸的傾斜以及一年中地球最接近太陽的時間。這些特征的變化周期從20000～100000年不等，其最終導致了一年中不同時期到達極地的太陽能量出現(xiàn)巨大變化，特別是在北半球的夏季。1867年，JamesCro11首先提出這個問題，20世紀20年代塞爾維亞科學家Mi1utinMi1ankovitch對此進行了廣泛研究。這些變化引發(fā)了冰蓋的增長和衰減，而冰蓋的影響力則遠遠超出了極地地區(qū)。例如，在冰蓋的增長期，數(shù)萬年間北半球的大片陸地被冰雪覆蓋，而當冰蓋退縮時所釋放的淡水則對海洋環(huán)流產(chǎn)生了巨大影響?！　』氐浇?，在最近的20年間我們逐步認識了人類活動對氣候影響。礦物燃料的燃燒使大量的溫室氣體二氧化碳進入大氣，最終導致地球氣候正在以一個10000年間從未出現(xiàn)過的速度明顯變暖。我們必須盡可能詳細地了解海冰和冰蓋對大氣增溫的反應以及它們的變化又是如何影響氣候的。冰蓋是否由于降雪的增加而正在增長，或是由于溫度上升已經(jīng)開始融化?當前的這些變化是否已經(jīng)對南極巨大冰蓋的穩(wěn)定造成了威脅，補充進入海洋的淡水對深海洋流有何影響等?！　《鄧嘘P學科的專家，特別是專門應用于冰以及冰區(qū)周圍的大氣和海洋的物理學、動力學方面的專家，加入到了本書的編寫。本書的章節(jié)對觀’測和模式化所涉及的各主要的方法多加著墨，對冰凍圈各領域的最新技術進展詳加介紹，反映了冰凍圈的諸多特征及演變。一些重要問題已經(jīng)有了答案，本書是當今相關知識的重要綜合文獻。

作者簡介

譯者：張占海 等 編者：（英國）班伯（Jonathan L.Bamber） 佩恩（Antony J.Payne）

書籍目錄

第1章　背景和介紹1．1　宗旨和目的1．2　地球系統(tǒng)中冰凍圈的重要性　1．3　變化的時間尺度　1．4　地理背景　參考文獻第1部分　觀測技術和?段　第2章　現(xiàn)場觀測技術：陸冰　　2．1　導論　　2．2　質量平衡方程　　2．3　表面高度變化的直接觀測　　2．4　質量平衡分量的觀測　　2．5　局地質量平衡方程　　2．6　結論　　參考文獻　第3章　現(xiàn)場觀測技術：海冰　　3．1　當前的技術　　3．2　今后可能的技術　　參考文獻　第4章　遙感技術　　4．1　介紹　　4．2　電磁理論和基本原理　　4．3　衛(wèi)星和傳感器　　4．4　陸冰的質量平衡　　4．5　海冰質量平衡：介紹　　4．6　總結　　參考文獻第2部分　模擬技術和方法　第5章　陸冰表面質量平衡數(shù)值模擬　　5．1　引言　　5．2　表面能量平衡　　5．3　度一日方法　　5．4　消融模式中的質量平衡　　5．5　冰川尺度的質量平衡模擬介紹　　5．6　消融模式　　5．7　大氣模式　　5．8　回歸模式　　5．9　不同類型模式的比較　　5．10　符號列表　　參考文獻　第6章　陸冰動力學數(shù)值模擬　　6．1　引言　　6．2　冰川動力學　　6．3　模式級別　　6．4　評估陸地冰體模式　　6．5　符號列表　　參考文獻　第7章　海冰動力響應數(shù)值模擬　　7．1　介紹　　7．2　精選的觀測到的海一冰運動：力學和物理特征　　7．3　模擬海冰漂移與變形　　7．4　海冰力學　　7．5　海一冰熱力學　　7．6　冰厚度分布理論：動力熱力偶合　　7．7　海冰演變動力熱力模擬的選擇分級　　7．8　結束語　　參考文獻第3部分　海冰的質量平衡　第8章　海冰觀測　　8．1　介紹　　8．2　海冰觀測　　8．3　海冰觀測：前衛(wèi)星時期　　8．4　海冰覆蓋：后衛(wèi)星時代　　……第4部分　冰蓋質量平衡第5部分　冰冠和冰川的質量平衡

章節(jié)摘錄

版權頁：插圖：1.1 宗旨和目的冰凍圈可廣義地定義為地球表面所有的冰凍水和土地。這個定義包括不同空間和時間特征、各種各樣的冰體，從季節(jié)性河冰、湖冰到南極洲格陵蘭的準定常（千年時間尺度）冰蓋、季節(jié)性雪蓋和常年冰凍層。本書不可能也沒有必要討論所有這些成分，因為它們的物理過程及其相互作用各不相同，甚至毫無關聯(lián)。本書重點關注陸冰（以冰蓋、冰冠和冰川的形式存在）和海冰這兩個關鍵項，它們緊密聯(lián)系，在相互作用的同時，也同氣候系統(tǒng)的其他部分發(fā)生作用。它們是以冰蓋、冰帽和冰川形態(tài)存在的陸冰和海冰。相應地，這些表示在任一時刻，這個目前地球上體積和面積均最大的冰體，在從季節(jié)到千年的時間尺度上都響應著氣候變化。政府間氣候變化專門委員會（IPCC）已確認海冰是短期氣候變化的關鍵指示器，而陸冰則可能貢獻了20世紀多達50％的海平面增長，它給我們海平面升高的預測帶來了較大的不確定性。本書的其他部分談到的冰凍圈僅指陸冰和海冰這兩部分。本書的目的是系統(tǒng)、及時地綜述我們從觀測角度得到的對當前冰凍圈質量平衡的最新認識，并基于我們的最新模擬研究，探討它在下個千年時間里可能發(fā)生的變化。本書將成為一本包括有陸冰和海冰質量平衡測量和模擬，理論和實踐的參考書。現(xiàn)在已出版了一些論述冰川學基本物理原理的著作，但還沒有一部專門針對陸冰或海冰質量平衡研究的專著。因此，在這方面本書做出了開創(chuàng)性的貢獻。第1部分和第2部分分別討論了觀測和模擬質量平衡研究所用方法的基本原理。其他部分闡述了現(xiàn)在的理解水平，預測了將來的冰凍圈質量平衡，這些章節(jié)都由該領域的頂尖科學家執(zhí)筆進行了詳細總結?？傊?，全書有23位作者參加了編寫，每一章都是全書密不可分的組成部分，不是孤立的論述。因此本書并非內(nèi)容松散、沒有聯(lián)系，而是一部整體性很強、聯(lián)系緊密的著作，連貫論述了（1）主題的背景材料，（2）對陸冰和海冰現(xiàn)在及將來健康狀態(tài)的最佳預計，（3）這些信息是如何從觀測和模擬中獲得的。20世紀90年代取得了幾個重大的進展：（1）質量平衡監(jiān)測和評估能力不斷提高；（2）冰凍圈各成分的數(shù)值模式更加先進和準確，更多的地球系統(tǒng)模式涵蓋了冰凍圈。20世紀90年代，由歐洲航天局（ESA）和美國國家宇航局（NASA）資助的衛(wèi)星、航空及地球計劃大大提高了我們在數(shù)量上對陸冰和海冰質量平衡的理解水平。針對冰凍圈研究，這兩家機構也已出臺了新的衛(wèi)星計劃，這也反映了政府和類似的非政府組織認識到冰凍圈在地球系統(tǒng)中所起的關鍵作用及冰凍圈在氣候變化時顯現(xiàn)的脆弱性的承認。

編輯推薦

《冰凍圈的質量平衡當代及未來變化的觀測和模擬》由海洋出版社出版。

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