冰凍圈的質(zhì)量平衡

內(nèi)容概要

　　一望無(wú)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(duì)南極和北極進(jìn)行科學(xué)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(dǎo)了地球氣候史。發(fā)生在最近一百萬(wàn)年或更早年代的半規(guī)則冰期變化改變了冰平衡，關(guān)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(duì)全球海岸具有巨大影響。例如，今天的海平面比上個(gè)冰期末——大約20000年前或更早升高了120m?！　≈鲗?dǎo)兩極地區(qū)冰質(zhì)量平衡的長(zhǎng)期因素，無(wú)論是對(duì)海冰的形成或是對(duì)冰原的維持，均來(lái)自于地球環(huán)太陽(yáng)軌道的關(guān)鍵特征一偏心率的規(guī)律性擺動(dòng)，即地球軸的傾斜以及一年中地球最接近太陽(yáng)的時(shí)間。這些特征的變化周期從20000～100000年不等，其最終導(dǎo)致了一年中不同時(shí)期到達(dá)極地的太陽(yáng)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(gè)問題，20世紀(jì)20年代塞爾維亞科學(xué)家Mi1utinMi1ankovitch對(duì)此進(jìn)行了廣泛研究。這些變化引發(fā)了冰蓋的增長(zhǎng)和衰減，而冰蓋的影響力則遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了極地地區(qū)。例如，在冰蓋的增長(zhǎng)期，數(shù)萬(wàn)年間北半球的大片陸地被冰雪覆蓋，而當(dāng)冰蓋退縮時(shí)所釋放的淡水則對(duì)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(rèn)識(shí)了人類活動(dòng)對(duì)氣候影響。礦物燃料的燃燒使大量的溫室氣體二氧化碳進(jìn)入大氣，最終導(dǎo)致地球氣候正在以一個(gè)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(xì)地了解海冰和冰蓋對(duì)大氣增溫的反應(yīng)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(zhǎng)，或是由于溫度上升已經(jīng)開始融化?當(dāng)前的這些變化是否已經(jīng)對(duì)南極巨大冰蓋的穩(wěn)定造成了威脅，補(bǔ)充進(jìn)入海洋的淡水對(duì)深海洋流有何影響等?！　《鄧?guó)有關(guān)學(xué)科的專家，特別是專門應(yīng)用于冰以及冰區(qū)周圍的大氣和海洋的物理學(xué)、動(dòng)力學(xué)方面的專家，加入到了本書的編寫。本書的章節(jié)對(duì)觀’測(cè)和模式化所涉及的各主要的方法多加著墨，對(duì)冰凍圈各領(lǐng)域的最新技術(shù)進(jìn)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(dāng)今相關(guān)知識(shí)的重要綜合文獻(xiàn)。

作者簡(jiǎn)介

譯者：張占海 等 編者：（英國(guó)）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(shí)間尺度　1．4　地理背景　參考文獻(xiàn)第1部分　觀測(cè)技術(shù)和?段　第2章　現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)技術(shù)：陸冰　　2．1　導(dǎo)論　　2．2　質(zhì)量平衡方程　　2．3　表面高度變化的直接觀測(cè)　　2．4　質(zhì)量平衡分量的觀測(cè)　　2．5　局地質(zhì)量平衡方程　　2．6　結(jié)論　　參考文獻(xiàn)　第3章　現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)技術(shù)：海冰　　3．1　當(dāng)前的技術(shù)　　3．2　今后可能的技術(shù)　　參考文獻(xiàn)　第4章　遙感技術(shù)　　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(zhì)量平衡　　4．5　海冰質(zhì)量平衡：介紹　　4．6　總結(jié)　　參考文獻(xiàn)第2部分　模擬技術(shù)和方法　第5章　陸冰表面質(zhì)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(zhì)量平衡　　5．5　冰川尺度的質(zhì)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(hào)列表　　參考文獻(xiàn)　第6章　陸冰動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬　　6．1　引言　　6．2　冰川動(dòng)力學(xué)　　6．3　模式級(jí)別　　6．4　評(píng)估陸地冰體模式　　6．5　符號(hào)列表　　參考文獻(xiàn)　第7章　海冰動(dòng)力響應(yīng)數(shù)值模擬　　7．1　介紹　　7．2　精選的觀測(cè)到的海一冰運(yùn)動(dòng)：力學(xué)和物理特征　　7．3　模擬海冰漂移與變形　　7．4　海冰力學(xué)　　7．5　海一冰熱力學(xué)　　7．6　冰厚度分布理論：動(dòng)力熱力偶合　　7．7　海冰演變動(dòng)力熱力模擬的選擇分級(jí)　　7．8　結(jié)束語(yǔ)　　參考文獻(xiàn)第3部分　海冰的質(zhì)量平衡　第8章　海冰觀測(cè)　　8．1　介紹　　8．2　海冰觀測(cè)　　8．3　海冰觀測(cè)：前衛(wèi)星時(shí)期　　8．4　海冰覆蓋：后衛(wèi)星時(shí)代　　……第4部分　冰蓋質(zhì)量平衡第5部分　冰冠和冰川的質(zhì)量平衡

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：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(gè)定義包括不同空間和時(shí)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(zhǔn)定常（千年時(shí)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?yàn)樗鼈兊奈锢磉^程及其相互作用各不相同，甚至毫無(wú)關(guān)聯(lián)。本書重點(diǎn)關(guān)注陸冰（以冰蓋、冰冠和冰川的形式存在）和海冰這兩個(gè)關(guān)鍵項(xiàng)，它們緊密聯(lián)系，在相互作用的同時(shí)，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(yīng)地，這些表示在任一時(shí)刻，這個(gè)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(shí)間尺度上都響應(yīng)著氣候變化。政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）已確認(rèn)海冰是短期氣候變化的關(guān)鍵指示器，而陸冰則可能貢獻(xiàn)了20世紀(jì)多達(dá)50％的海平面增長(zhǎng)，它給我們海平面升高的預(yù)測(cè)帶來(lái)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(shí)地綜述我們從觀測(cè)角度得到的對(duì)當(dāng)前冰凍圈質(zhì)量平衡的最新認(rèn)識(shí)，并基于我們的最新模擬研究，探討它在下個(gè)千年時(shí)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(zhì)量平衡測(cè)量和模擬，理論和實(shí)踐的參考書?，F(xiàn)在已出版了一些論述冰川學(xué)基本物理原理的著作，但還沒有一部專門針對(duì)陸冰或海冰質(zhì)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(xiàn)。第1部分和第2部分分別討論了觀測(cè)和模擬質(zhì)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(yù)測(cè)了將來(lái)的冰凍圈質(zhì)量平衡，這些章節(jié)都由該領(lǐng)域的頂尖科學(xué)家執(zhí)筆進(jìn)行了詳細(xì)總結(jié)?？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(qiáng)、聯(lián)系緊密的著作，連貫論述了（1）主題的背景材料，（2）對(duì)陸冰和海冰現(xiàn)在及將來(lái)健康狀態(tài)的最佳預(yù)計(jì)，（3）這些信息是如何從觀測(cè)和模擬中獲得的。20世紀(jì)90年代取得了幾個(gè)重大的進(jìn)展：（1）質(zhì)量平衡監(jiān)測(cè)和評(píng)估能力不斷提高；（2）冰凍圈各成分的數(shù)值模式更加先進(jìn)和準(zhǔn)確，更多的地球系統(tǒng)模式涵蓋了冰凍圈。20世紀(jì)90年代，由歐洲航天局（ESA）和美國(guó)國(guó)家宇航局（NASA）資助的衛(wèi)星、航空及地球計(jì)劃大大提高了我們?cè)跀?shù)量上對(duì)陸冰和海冰質(zhì)量平衡的理解水平。針對(duì)冰凍圈研究，這兩家機(jī)構(gòu)也已出臺(tái)了新的衛(wèi)星計(jì)劃，這也反映了政府和類似的非政府組織認(rèn)識(shí)到冰凍圈在地球系統(tǒng)中所起的關(guān)鍵作用及冰凍圈在氣候變化時(shí)顯現(xiàn)的脆弱性的承認(rèn)。

編輯推薦

《冰凍圈的質(zhì)量平衡當(dāng)代及未來(lái)變化的觀測(cè)和模擬》由海洋出版社出版。

圖書封面

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