东南极中山站-Dome A冰川学考察断面表面雪和冰芯中微粒矿物特征及其来源研究

The Dome A-Zhongshan Station profile and Dome A area are the hot spots of the Antarctic scientific research and the blank area of the international Antarctic glaciological study. To research the regional feature of Dome A will be significant for understanding the Antarctic atmospheric circulation, monitoring the trend of background change of global climatic environment. The applicant achieved the climatic environment records of 780 years through the glaciological study of the DT 263 ice core drilled in the marginal area of Dome A and discovered the cooling signal from the part of 1450-1850 which matches the little ice age of the northern hemisphere and this signal is more evident than the climatic records of the same period indicated by ice cores drilled from other Antarctic areas. The glaciochemical study of the surface snow and snow pits on the profile suggests DT263 region is the interaction area of maritime and continental climates. Based on this, by means of measuring the microparticle size change and analyzing the mineral composition and structure, the applied project attempts to specify the material source region and the main features of the atmospheric circulation of the local area and explore the relevance of the local climatic change feature to the global one and restore the information of mineral feature, microparticle size distribution and quantity variation. All these will further prove the existence of Little Ice Age in East Antarctica.

中山站-Dome A断面和Dome A地区是目前南极科学研究热点区域，也是国际南极冰川学研究的空白区。对该地区的区域性特点加以研究，对理解南极大气环流特征、监测地球气候环境本底变化趋势等具有重要的科学意义。申请者前期对Dome A边缘地区DT263冰芯的冰川学研究获得了780年气候环境记录，发现1450-1850年期间有气候变冷的信号，与北半球"小冰期"相符，并较南极其他地区同时期冰芯气候记录显著；通过对断面上表面雪和雪坑的雪冰化学研究发现DT263点属海陆气候交互作用带。本项研究在此基础上，通过该地区表面雪和冰芯中微粒粒径变化、矿物结构、组分和同位素组成分析，确定研究区域物质源区，探讨当地的大气环流特征，深入了解在海洋气团和大陆气团交互作用下，气候变化的区域性特点与全球气候变化之间的相关性，恢复冰芯记录中微粒在各种气候阶段的矿物特征、粒径分布和含量变化，进一步证实"小冰期"的存在。

中山站-Dome A断面和Dome A地区是目前南极科学研究热点区域。我国科研人员已对该断面已经进行了物质平衡、同位素变化等研究工作，但对表面雪样中的微粒含量和矿物结构特征研究不多，后者更是空白。本项目通过对该剖面上表面雪中的微粒含量变化、粒径变化和矿物结构、组分等分析，获得如下成果：（1）通过分析中山站-Dome A断面上表层雪样中的微粒含量和粒径的空间分布特征，发现微粒总含量从冰盖边缘向内陆呈下降趋势，海拔2000m以下，受沿海气旋的影响，微粒含量变化剧烈；海拔2000m-3000m区域，微粒含量的波动幅度要低于较低海拔区域；海拔3000m以上区域变化幅度更趋于平缓。微粒粒径研究发现在海拔2000-3000m区域是低值区，3000m以上高海拔区，微粒粗颗粒有所增加，说明海拔3000m以上存在新的物质来源即存在远距离传输的高空大气物质沉积。（2）通过扫描电子显微镜与X射线能谱仪联用系统(SEM-EDX)获取了该断面表层雪中不溶微粒的特征信息(如形态、化学组成和成因等)。该断面表层雪不溶微粒中不规则形貌的单颗粒占绝对优势，其矿物组成以“富Si类”颗粒为主。不易风化的“富Si类”颗粒含量在高海拔地区较高，而在低海拔地区则较低。不溶微粒单颗粒矿物组成的这种分布特征主要与东南极不同海拔地区大气环流的差异有关。在东南极洲冰盖海拔2000 m以上是大尺度经向环流作用地区，不溶微粒来源于远源输运。海拔2000 m以下是中尺度高纬海洋和冰盖边缘强气旋作用地区，不溶微粒来源于南极洲边缘沿海地区。综上所述，该断面海拔2000m以下主要受控于沿海气旋的影响，海拔3000m以上直接接受大尺度径向环流作用的高空大气沉积，海拔2000m-3000m同时受到两个气团的影响，属海陆交互作用带。因此在该海陆交互作用区域钻取的冰芯既能代表全球规模的大气环流的物质组成与变化，又能反映局部地区的气候特点。