国家对南极,北极进行科学考察有什么重要的意义?

在南极大陆上覆盖着巨厚的冰盖,它的面积达1398万平方千米,最厚的地方4200为米.南极冰盖的总体积多达2450立方千米,如果全部融化,全球洋面将升高60米,地球上的陆地面积将因此而缩小2000万平方千米.这将会给世界上人口相对稠密的低海拔地区造成巨大灾难.
由于南极大陆的冰盖厚度深达几百至几千米,而且气候极其寒冷,成冰过程中无融化现象,因而,冰川学家在研究南极大陆冰盖的年龄及其形成的历史过程时,采用了钻取冰岩芯样品的方法来测定冰川的年龄和形成过程. 他们发现,从冰川的冰岩芯样品中,不仅能测定冰川的年龄及其形成过程,还可以得到相应历史年代的气温和降水资料,以及相应年代的二氧化碳等大气化学成分含量,开辟了恢复古气候和古环境的新的道路.
记载表明,从南极大陆冰盖获取的冰岩芯样品,至今已超过2 000米,获得了15万年以前的古气候和古环境资料.
怎样从冰岩芯中获取古气候和古环境资料呢?
首先,谈谈怎样获取冰龄的资料.南极大陆冰盖是由积雪本身的重量长年挤压而成,称作重力冰.在南极地区,由于气温低,积雪不融化,每年的积雪形成一层层沉积物,年覆一年,从底部至上逐渐形成一层层的冰层,越向上年代越新.冬季气温低,雪粒细而紧密；夏季气温高,雪粒粗而疏松；因而,冬夏季积雪形成的冰层之间具有显著的层理结构差异,宛如树干的年轮一样,用这种直观的方法只可辨认约90米厚的冰层,代表近500年的冰沉积.
要测定100米以上深度的冰层年龄,必须采用氧同位素方法.
所谓氧的同位素,即同属氧元素(O)但具有不同质量数的氧原子,如160,170和180就是氧的三种同位素.氧元素符号左上角的数就是它的质量数,显然,180的质量大于160.180不易蒸发,160易蒸发.因而,在夏天高温时,水中所含160减少,故180/160的值增加；冬天低温时,180/160的值减小.据此,测定冰岩芯中各冰层的180/160值的变化,即可确定冰层的年龄,其比值的每一起伏为一年.
有了冰层的冰龄资料,再进一步确定各冰龄的气温和降水,便有了历史气候的最基本资料了.
原则上,可以根据各年冰层厚度来确定当年降水量.其条件是,必须选取风速很小地区的冰岩芯资料才能排除风吹雪的影响.如在南极内陆区域,由于风速小,冰芯资料最理想.
用冰岩芯提取古代气温资料的方法,可通过如下途径来进行.
首先,实际测定一组现代南极冰盖上某点的气温以及相应时间降雪中180/160的值,得到南极地区气温与180/160值关系的曲线；之后,把过去某一年冰层中180/160值与上述曲线比较,即可知道当年的气温.
原苏联科学家利用这种方法,测定了南极东方站0～2 038米的冰岩芯样,从中提取了15万年以来全球气温的变化资料.获取古环境资料的方法可根据不同的大气化学成分而定.
二氧化碳与气候的密切关系,早为世界关注.因此,获取二氧化碳历史资料的问题首先得以提到日程.
在南极地区降雪堆积并挤压成冰层的过程中,总会保留下冰间空穴,保存着当年的空气.在分析冰岩芯样品时,分析冰芯中滞留氧泡的大气化学成分,即可测得其二氧化碳的含量.有了上述测定冰龄的前提,二氧化碳的历史演变资料即可得到.
依照同样方法,还可分析得到诸如甲烷、氮等气体的历史资料.
从冰岩芯样品中还可分析其他各种元素成分的历史资料,如硫,砷,氟,钾……这些都是研究环境变化的重要依据.同钻取冰岩芯样品分析古气候和古环境资料的思路一样,从南极地区的湖底沉积中钻取岩芯,也可得到古气候和古环境的历史资料.
南极自然环境
南极洲,位于南极点四周,为冰雪覆盖的大陆,周围岛屿星罗棋布.南极洲的面积,包括南极大陆及其岛屿面积共约1 400万平方千米,占世界陆地面积的10%,与美国和墨西哥面积之和相当,是中国陆地面积的1.45倍,是澳大利亚陆地面积的2倍,为世界第五大陆.
南极洲四周围绕着多风暴且易结冰的南大洋,为大西洋、太平洋和印度洋的延伸,面积约3 800万平方千米,为方便研究,被称为世界第五大洋.
南极洲距离南美洲最近,中间隔着只有970千米的德雷克海峡.距离澳大利亚约有3 500千米；距离非洲约有4 000千米；与中国北京的距离约有12 000千米.
南极洲是由冈瓦纳大陆分离解体而成,是世界上最高的大陆,平均海拔2 350米.横贯南极山脉将南极大陆分成东西两部分.这两部分在地理和地质上差别很大.东南极洲是一块很古老的大陆,据科学家推算,已有几亿年的历史.它的中心位于难接近点,从任何海边到难接近点的距离都很远.
南极洲有藏量丰富的矿物资源,目前已经发现的就有220多种,包括煤、铁、铜、铅、锌、铝、金、银、石墨、金刚石和石油等.还有具有重要战略价值的钍、钚和铀等稀有矿藏.据科学家估计,在罗斯海、威德尔海和别林斯高晋海蕴藏着150亿桶的石油和3万亿立方米的天然气.南极洲煤的蕴藏量大约有5 000亿吨.在东南极洲的维多利亚地以南煤的蕴藏量极为丰富,煤田面积达2万平方千米.
在南极大陆的岩石或陡坡上惟一发现到的植物是最低等的植物,它们面北朝着太阳生长.生物学家在大陆的边缘及附近的岛屿,已经发现约400种不同的苔藓植物.在南极洲最温暖的南设得兰群岛以外和南极半岛的北部,也发现了两种粉红色的显花植物.在夏天解冻的池塘里,还发现了200种淡水藻类.在雪地上也有藻类生长.
南极地区的动物主要有鲸、海豹和企鹅.它们从陆地周围的海水中觅取食物.在20世纪50年代,南极海域的捕鲸量曾达到世界捕鲸量的70%左右.所捕获的最大蓝鲸,身长37.8米,为目前所知世界上最大的动物.南极海域生产名贵毛皮的海豹惨遭捕杀,现有6种海豹.生活在南极地区的企鹅有4种,即帝企鹅、阿德利企鹅、金图企鹅和帽带企鹅.帽带企鹅大部分分布在南极半岛.帝企鹅体型最大,高约122厘米,重达41千克；阿德利企鹅是南极洲最常见的鸟类,高约48厘米,重约5千克.南极洲的许多岛上也有其他种类的鸟,包括雪鸟、信天翁、海鸥、贼鸥和燕鸥.南极洲还有一些不会飞的昆虫.在南极点的483千米范围内发现有粉红色的小虫生长.南极海域的特色之一是浮游生物如甲壳动物丰富,其中磷虾的蕴藏量就有10亿～50亿吨.有些科学家认为,如果每年捕获1亿～1.5亿吨,不会影响南大洋的生态平衡.
南极大陆的98%被冰雪覆盖着.经过科学家多年的测量计算,南极冰盖的总体积为2 800万立方千米,平均厚度为2 000米,最大厚度为4 800米.最厚的冰盖位于东南极洲的澳大利亚凯西站以东510千米处.南极大陆常年被冰雪覆盖着,使得南极大陆,特别是东南极洲形成一个穹状的高原,平均高度为2 350米,成为地球上最高的大陆,比包括青藏高原在内的亚洲大陆的平均高度要高2.5倍.但是如果不计这巨大的冰盖,南极大陆的平均高度仅有410米,比整个地球上陆地的平均高度要低得多.南极洲的冰和雪是世界上最大的淡水库,全球90%的冰雪储存在这里,占整个地球表面淡水储量的72%.南极洲有众多的冰川.其中,兰伯特冰川是世界上最大的冰川,这条冰川充填在一条长400千米、宽64千米、最大深度为2 500米的巨大断陷谷地中.它以每年平均350米的流速流注入海.南极洲四周的冰障有10多座.在罗斯冰架临海的罗斯冰障长达900千米.平均高出海面50米,是南极洲最大的一座冰障.据专家测定,冰障在不断地移动,罗斯冰障的前端一般每天移动3米,最快达4米.在南极大陆的毛德皇后地和阿黛利地的冰舌,向海中伸出100多千米,宽度达50多千米,高度20～30米.由于海冰从海岸向大洋延伸,南极大陆面积冬季和夏季相差甚大.科学家测定,在格林尼治子午线上,夏季南极大陆的直径为3 600千米,而冬季可达5 400千米.