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南極
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南極(英文名:Antarctic),是地球的最南端區域,指地球上南緯66°34′以南的地區,包括南極大陸、周圍島嶼、海冰冰蓋,以及南極輻合帶以南的南冰洋。總面積6500萬平方千米,其中,南大洋面積為3800多萬平方千米,南極洲由大陸、陸緣冰、島嶼組成,總面積1424.5萬平方千米,其中大陸面積1239.3萬平方千米,陸緣冰面積158.2萬平方千米,島嶼面積7.6萬平方千米。

在1.95億年以前,整個地球為一塊巨大的“聯合古陸”,地處南極的南極大陸是由岡瓦納古陸分離、解體、漂移而移到了現今的位置。南極洲是世界上平均海拔最高的洲,平均海拔2350米,幾乎被冰蓋覆蓋,占全球現代冰被面積的80%以上,存在風力地貌、冰緣地貌、冰川地貌、湖泊地貌、海岸地貌和構造地貌等。南極為極地氣候,南極洲常年積雪,是世界上最冷、最干燥、風力最強的地方,夏冬兩季特點鮮明。該地區有浮游硅藻75種,約400種不同的苔蘚植物,200多種淡水藻類種,大約400種地衣和4種種子植物。南極海鳥有50種,魚類有200余種,南極鯨分為6種須鯨類和1種齒鯨類,海豹有6種,南極海底動物中多孔動物有250種以上,棘皮動物有150多種。

1821年1月,俄羅斯船長法比安·戈特利布·馮·別林斯高晉(Bellinshauseni)在南極海域發現了南極洲(Antarctica)的一個大島——亞歷山大一世島(Alexander Island)。1840年,地處南極的南極洲被授予大陸等級。1904年,阿根廷在南極南奧克尼群島(South Orkney Islands)的勞里島(Laurie Island)建立了南極第一個科學考察站——奧爾卡達斯站(Orcadas Base)。1957年美國在南極點(South Pole)建立南極科考站——阿蒙森·斯科特站(Amundsen-Scott South Pole Station),在這里從事高空大氣物理學、氣象學地球科學冰川學和生物學等方面的研究。2003年,中國首次進行南極埃默里冰架(Amery Ice Shelf)綜合考察,鉆取一支300米左右的冰芯,并進行冰架前緣物理海洋學觀測。南極蘊藏著豐富的礦物資源,已經發現的礦物有220余種,包括煤、鐵、銅、鉛、鋅、鋁、金、銀、石墨、金剛石、石油等,其中還有具有重要戰略價值的釷[tǔ]、钚[bù]、鈾[yóu]等稀有礦藏。南極有白色的冰雪、藍色的冰山、極光等風景名勝。

隨著氣候變化的加速,南極思韋茨冰川(Thwaites Glacier)正在迅速發生變化,以每年2.1千米的速度融化。從1979至2017年間,思韋茨冰川每年向海洋傾瀉數十億噸的冰,該冰川融化已經使全球海平面上升了1.8毫米。冰川與海底交匯處的融化速度特別快,自1990年代后期以來,海底已經消退了近14千米。

發現與命名

發現歷程

1738至1739年,法國人布維(Bouvet)在航海時首先發現了南極附近的一個海島,即現在的布維島(Bouvet Island)。1772年7月13日,英國海軍部派出“決心”號和"冒險”號兩艘帆船,在船長詹姆斯·庫克(James Cook)的帶領下,駛向南方去尋找“未知的南方大陸"。1773年1月17日,船隊在東經39°35′的地方駛入了南極圈,但由于遇到了障礙一一浮冰,船隊只好返航。1774年1月26日,詹姆斯·庫克率領“決心”號再次進入南極圈,于1月30日成功到達南緯70°10′的海域。同樣,由于遇到了浮冰和冰障,船只無法繼續前進。

1821年1月,俄羅斯船長法比安·戈特利布·馮·別林斯高晉帶領“和平”號和“東方”號在南極海域發現了南極洲的一個大島——亞歷山大一世島。此島位于南緯69°至73°,西經68°至76°之間,長380多千米,寬100至200多千米。在同一期間,美國宣布第一個發現南極大陸的是美國康涅狄格州(Connecticut)的海豹捕獵者——帕爾默(Palmer)船長,表示其于1820年11月18日乘美國捕鯨船“英雄”號來到南極半島(Antarctic Peninsula)附近海域,看到了裸露的巖石。而英國則宣布,南極大陸的第一個發現者是當時英國皇家海軍軍官——愛德華·布蘭斯菲爾德(Edward Bransfield)。

1831至1832年,英國人比斯科(Bisco)在環繞南極大陸航行時,發現了恩得比地(Enderby Land)和南極半島。1840年,地處南極的南極洲被授予大陸等級。自那時起,來自世界各國的探險隊源源不斷地來到這片未知的大陸去探索與發現。1907年,愛爾蘭人沙克爾頓(Shackleton)組織了一支探險隊,試圖探明南極點和當時南磁極的位置。1909年1月9日,謝克爾頓到達南緯88°23′處,該位置離南極點只有160多千米。謝克爾頓等人最終因缺乏食物和精疲力竭而掉頭返回。但是,他們走到距南極點不遠的地方時,派出了一個分隊繼續前行,到達南磁極,并且測定當時南磁極的位置是在南緯72°25′、東經155°16′處(磁極的位置是不固定的)。

1910年由羅阿爾德·阿蒙森(Roald Amundsen)指揮的挪威探險隊開始尋找南極點,并于1911年12月14日抵達南極點。1911年12月,羅伯特·斯科特(Robert Scott)率領的英國探險隊開啟他們的南極探索之旅,并于次年1月17日到達南極點。羅爾德·阿蒙森和羅伯特·斯科特成功地登上南極點,進一步探明了南極大陸是一個世界大洲

1928至1929年間,美國人威爾克斯(Wilkes)最先完成了在南極大陸上空的考察飛行。1929年11月29日,美國人伯德(Byrd)乘飛機到達南極點,并且順利歸來,在此期間還建立了“小亞美利加基地”。1933至1935年間,伯德在瑪麗伯德地(Marie Byrd Land)進行了越冬考察。1935年11至12月間,埃爾斯沃德(Elsewaerd)駕飛機從威德爾海(Weddell Sea)飛越南極大陸,到達羅斯海(Ross Sea)。1940年,伯德再次乘飛機對南極洲進行考察,從空中拍攝了南極大陸的輪廓,測量了海岸線和山脈,并且繪制成地圖。

命名

最早斷言南極存在的是兩位古希臘的哲學家畢達哥拉斯(Pythagoras)和柏拉圖(Plato),他們從哲學的角度出發,認為在已知世界的反面必定有一塊土地,以維持平衡。古希臘人稱南極為Antarctic,來源于希臘文anti,也就是相反的意思,加上北極(Arctic)這個詞,意思是北極的對面,即與北極相對的大陸。

位置境域

南極位于地球的最南端,指地球上南緯60°以南的地區,經緯度范圍為南緯60°至90°,經度0°至360°,包括南極大陸、周圍島嶼、海冰冰蓋,以及南極輻合帶以南的海域——南冰洋(Antarctic Ocean),其20°E至146°51′E與印度洋(Indian Ocean)相鄰,146°51′E至148°E和67°16′W至180°W與太平洋(Pacific Ocean)相鄰,0°E至20°E和0°W至67°16′W與大西洋(Atlantic Ocean)相鄰,總面積6500萬平方千米。其中,南大洋所占的面積是3800多萬平方千米,南極大陸所占的面積是1239萬平方千米,周圍島嶼面積為7.6萬平方千米。

成因

相關學說

德國科學家阿爾弗雷德·魏格納(Wegener)提出大陸漂移說,認為遠古時代地球是一個連接在一起的大陸,分為南北兩個部分,北面稱為勞亞古陸,而南面以南極大陸為中心,離赤道較近,稱為岡瓦納古陸。1908年,英國人謝克爾頓在南緯83°28′發現了煤層。煤,是古代植物遺體的堆積層經過地質作用形成的,以南極的寒冷氣候不可能產生煤。1912年,羅伯特·斯科特橫斷山脈中段又發現了2億年前的舌羊齒蕨(Glossopteridales)類植物化石,這種植物喜歡生長在溫暖陰濕的地方,也會出現在極地的冰巖中。這些發現使得大陸漂移說有了證明,而后發現南美、南非澳大利亞的巖石同屬火成巖系,這些大陸也都發現了古代陸生動物化石,尤其在1957到1958年的國際地球物理年期間,大量直接證據第一次確認冰雪覆蓋的南極大陸是從岡瓦納古陸分離出來的,且6700萬年前還處于溫暖時期。

因此,地學家們公認,南極大陸是由岡瓦納古陸分離、解體、漂移而成為現在的狀況。在1.95億年以前,整個地球為一塊巨大的“聯合古陸”。此后,這塊超級大陸逐漸分裂為勞亞古陸和岡瓦納古陸。大約在1.7億年前,岡瓦納古陸又分裂為東、西岡瓦納古陸,東岡瓦納古陸由南極洲、印度、新西蘭澳大利亞組成。大約在5300萬年前,澳大利亞與南極洲開始分離;之后,約在3900萬年前,澳大利亞與南極洲最后分離,并經過逐漸漂移,南極大陸移到了現今的位置,形成了現在包括南極大陸、周圍島嶼、海冰、冰蓋以及南大洋的南極。

形成過程

以泛非運動、羅斯運動及岡瓦納運動為界,可以把南極地質構造發展分為前泛非階段、泛非—羅斯階段、羅斯—岡瓦納古陸階段和后岡瓦納古陸階段四個階段。

前泛非階段,該階段出現在岡瓦納古陸形成時期,其構造遺跡主要保存于東南極,經歷約6次重要的構造—巖漿變質事件,最終經過500百萬年左右泛非運動,形成了岡瓦納古陸邊緣造山帶。

泛非—羅斯階段,包括早古生代中、晚期,東南極地盾大部分處于隆起剝蝕區,地盾西緣橫貫南極山脈地區沉降,形成了分布廣泛的寒武奧陶紀地層,同時,志留紀時期羅斯運動使其與前寒武系一起褶皺變質,并產生激烈的巖漿活動。

羅斯—岡瓦納古陸階段,從晚志留世持續到早三疊世,主要地質事件是:橫貫南極山脈區先隆起,泥盆紀三疊紀沉降,形成以岡瓦納群、比肯超群為代表的淺海—濱海相及陸相碎屑巖系。

后岡瓦納古陸階段,侏羅紀第四紀為岡瓦納古陸解體和南極大陸格架形成時期。侏羅紀中晚期,岡瓦納古陸分裂為東西岡瓦納古陸兩部分;古近紀末,德雷克海峽(Drake Passage)形成;新近紀末期,布蘭斯菲爾德海峽(Bransfield Strait)形成。

地理特征

氣候

國際上并沒有對南極進行嚴格意義上的氣候類型分類,一般統一劃分為極地氣候,主要呈現出三種不同的類型:南極高原的極地氣候、南極海岸的極地氣候和南極半島的極地氣候。南極常年積雪是世界上最冷、最高、最干燥也最多風的地方,幾乎所有降水都是雪和冰雹,夏冬兩季特點鮮明。

氣溫

南極大陸年平均氣溫為-25℃左右。南極高原的極地氣候條件最為極端,極端最低氣溫曾達-89.2℃(1983年)。冬季溫度在-40℃至-70℃之間。南極海岸的極地氣候受洋流影響,冬季氣溫在-15℃至-32℃之間,夏季氣溫在-5℃至5℃之間。南極半島的極地氣候是南極最溫和濕潤的地區,夏季氣溫在0℃至5℃之間,冬季氣溫保持在-10℃至-30℃。

降水

南極洲平均年降水量為55毫米,極點附近幾乎無降水,空氣非常干燥,有“白色荒漠”之稱。在中國南極昆侖站附近,年平均降水量約為21毫米。南極高原地區每年降水量在100毫米以下;南極海岸地區每年降水量200毫米至600毫米;南極半島地區,降雨較多,年降雨量在1000毫米左右。

南極盛行極地東風,由于南極處于南半球,根據地轉偏向力向左偏,為東南風;而南極大陸的盛行風向是東北風,因為南極洲的太平洋東部沿岸有一條呈東北—西南方向的橫貫南極山脈,其中國西南地區是山地、高原,而東北部相對平坦,風只能從東北部吹來。南極海岸是風速最大的地區,平均風速達54千米/時,冬季風暴時風速可達300千米/時,南極最大風速達到100米/秒,一年內大風天數有200多天。

地質

地質構造

東南極地盾、橫貫南極山脈造山帶以及西南極造山帶是處于南極的南極大陸地質構造的三大特點。

東南極地盾

東南極占據了南極大陸的大部分地區,是一個典型的地盾區,由基底巖系和蓋層沉積兩部分組成。基底巖系出露于沙克爾頓—科茨地(Coats Land)、毛德皇后地(Queen Maud Land)、恩德比地(Enderby Land)—肯普地(Kemp Land)、莫森—查爾斯王子山(Prince Charles mountains)等沿海地,由太古宙寒武紀強烈變形和多期變質的沉積巖、火山巖以及侵入巖組成,厚度一般為15000至20000米,巖性主要為各種類型的片麻巖混合巖、結晶片和不同成因、不同時代的紫蘇花巖、閃長巖輝長巖、蘇長巖等。東南極地盾蓋層沉積零星分布于西毛德皇后地以及查爾斯王子山、沙克爾頓嶺(Shackleton Range)等地,除少量古生代地層外,在西毛德皇后地、查爾斯王子山分布有二疊紀侏羅紀和第三紀地層;在查爾斯王子山北部出露有二疊紀埃默里群含煤巖系等。

橫貫南極山脈造山帶

橫貫南極山脈造山帶呈北西向鑲嵌于東南極地盾西南邊緣,是一個經羅斯運動而形成的早古生代造山帶。這一造山帶不但包括各時代的地層,而且發育了各時代的火成巖,包括元古宙花崗石花崗閃長巖,早古生代的花崗巖、花崗閃長巖,晚古生代的花崗巖、鈣堿性火山巖,侏羅紀的輝長巖體、粗玄巖巖床及玄武巖新生代的花崗巖及第四紀的基性火山巖等。

西南極造山帶

西南極造山帶由西南極中新生代造山帶和西南極裂谷系兩個構造單元組成。西南極造山帶包括南極半島、南設得蘭群島(South Shetland Islands)、埃爾斯沃思地(Ellsworth Land)和瑪麗伯德地等,它是南美洲安第斯造山帶的南延部分。埃爾斯沃思地和瑪麗伯德地是兩個“中間地塊”,出露有晚元古代變質巖系古生代沉積巖、火山巖系。

地層與巖性特征

處于南極的南極洲包括南極大陸及其周圍的島嶼和陸緣冰。其地層分為前寒武紀地層、古生代地層、中生代地層和新生代地層。

前寒武紀地層

南極洲前寒武紀地層包括上、下兩部分。下部巖層包括太古代結晶基底雜巖和早一中元古代部分基底受造山運動和巖漿侵入改造的上地殼火山巖和沉積變質巖,廣泛分布于東南極大陸山地,主要出露于東南極大陸沿岸,從阿德萊德地(Adelaide Land)到毛德皇后地西部,斷續仲展達8000千米,其中在恩德比地、麥克羅伯遜地(Mac Robertson Land)和毛德皇后地出露最廣。上部是中一晚元古代的淺變質巖系,巖層分布甚廣,巖性差異較大,在東南極大陸沿海地帶出露的主要是淺變質的石英片巖、二云母片巖、千枚巖、火山巖和含鐵石英巖。在西南極洲瑪麗伯德地的稱斯旺松巖系,由褶皺強烈但變質較淺的石英長石砂巖、泥巖、板巖、閃石片巖、鐵質砂巖等組成厚度超過4300米。石炭一二疊系廣泛分布于南極橫斷山脈,在上石炭一下二疊系中,普遍存在冰川和冰水沉積層;在冰磧層之上(維多利亞群中上部)普遍存在含舌羊齒屬植物化石的煤系地層,煤層多達20余層,總厚度達數十米,綿延千余千米。

古生代地層

在南極橫斷山脈的毛德皇后山脈(Queen Maud Mountains)、北維多利亞地(Northern Victoria Land)以及埃爾斯沃斯山脈(Ellsworth Mountains)均發現了寒武紀地層,總厚度將近1萬米,主要是由深海到淺海沉積的泥巖、砂巖石灰巖組成,部分地區火有大量火山巖,底部為礫巖,不整合覆于前寒武紀地層之上。志留紀地層最早在亞南極的南奧克尼群島發現。該島地層主要是雜砂巖、頁巖片巖,含棒形孔筆石化石。泥盆紀主要分布于南極橫斷山脈,從北維多利亞地到埃爾斯沃斯山脈均有發現,主要由砂巖(包括粉砂巖、石英砂巖、含礫砂巖)和泥巖組成,總厚度達1200至1300米。

中生代地層

南極洲的中生代地層三疊系發現于南極橫斷山脈維多利亞群(上比肯群)的上部,不整合覆于二疊紀含煤巖系之上;侏羅系廣泛分布于南極橫斷山脈、西南極洲中生代褶皺帶、南極半島及沿海島嶼;白堊紀沉積地層零星分布于西南極洲和南極島弧。中生代地層以各類火山熔巖(包括粗玄巖、玄武巖安山巖等)、火山碎屑巖夾少量碎屑沉積巖為特征,特別是費拉爾粗玄巖。

新生代地層

第三紀沉積地層分布范圍很小。除羅斯海威德爾海等海盆有厚度很大的海相沉積層外,出露于陸地的第三系僅限于某些西南極洲中新生代安第斯山脈褶皺帶內,主要是南極半島及南極島弧。由于南極冰蓋的長期侵蝕,南極大陸及島嶼的第四紀沉積層保存很少,只有在無冰區零散地分布晚第四紀地層。較大的無冰區如南極橫斷山脈的干谷地區、東南極大陸沿海的維斯特福爾德丘陵(Bunger Hills)、拉斯曼丘陵(Larseman Hills)和班吉爾丘陵(Bangir Hills)以及羅斯島(Ross Island)和喬治王島(King George Island)等,均有晚更新世和全新世海洋沉積、湖泊沉積、冰川沉積和冰緣沉積。在晚更新世和全新世海洋沉積地層中含有較豐富的雙光類、介形蟲有孔蟲以及硅藻化石,地層厚度一般在5至20米。

礦產資源

南極蘊藏著豐富的礦物資源,在南極已經發現的礦物就有220余種,包括煤、鐵、銅、鉛、鋅、鋁、金、銀、石墨、金剛石、石油、鉑、錳、鎳、鈷、鉻、錫、銻等,其中還有具有重要戰略價值的釷[tǔ]、钚[bù]、鈾[yóu]等稀有礦藏,這些礦物資源主要分布在東南極洲、南極半島和沿海島嶼地區。其中,東南極大陸鐵礦蘊藏豐富,在東南極查爾斯王子山200平方千米區域內已發現3個大型、超大型鐵礦,礦層厚70米,寬5千米至10千米,延伸120千米至200千米,含鐵平均品位為30%-38%,有“南極鐵山”之稱,可供世界開發利用200年;南極大陸二疊紀煤層廣泛分布于東南極洲冰蓋下,煤田面積達25萬平方千米,煤層厚6米至9米,儲藏量約達5000億噸;在羅斯海威德爾海別林斯高晉海海底蘊藏著超過500億桶的石油和30000億立方米的天然氣。

地形地貌

處于南極的南極大陸幾乎被冰蓋覆蓋,存在風力地貌、冰緣地貌、冰川地貌、湖泊地貌、海岸地貌和構造地貌等地貌,其中冰緣地貌存在極地大陸型和極地海洋型兩種類型。南極洲是世界上平均海拔最高的大洲,陸地平均海拔2350米,最高點文森峰(5140米)位于西南極洲。南極大陸幾乎全部被冰雪所覆蓋,冰層平均厚度有1880米,最厚達4800米以上。

南極大陸

南極洲分為東南極洲和西南極洲兩部分。東南極洲從西經30°向東延伸到東經170°,面積1018萬平方千米。西南極洲位于西經50~160°之間,面積229萬平方千米。東南極洲,面積較大,為一古老的地盾和準平原,橫貫南極山脈綿延于地盾的邊緣;西南極洲面積較小,為一褶皺帶,由山地、高原和盆地組成。東西兩部分之間有一沉陷地帶,從羅斯海一直延伸到威德爾海。在南極大陸縱深不超過80千米的沿海地帶,有一些沒有被冰雪覆蓋的巖石地,被稱為“南極的綠洲”,是動植物主要生息之地。“綠洲”上有高峰、懸崖、湖泊和火山。南極大陸的海岸大都陡峭險峻,冰障(冰壁)比比皆海岸附近水域往往終年封凍,形成一些陸緣冰區。

南極半島及周邊海域

南極半島及沿海島嶼,冰緣作用以冰脹和冰融為主,冰緣地貌類型多,發展快,在南極多年凍土區弱化學風化作用下形成了不同類型的風化殼。

南極半島西部區域主要為布蘭斯菲爾德海峽、海峽兩側露出海面的南設德蘭群島和南極半島北端。南設德蘭群島主要包括:象島(Elephanta Island)、喬治王島、格林威治島(Greenwich Island)、斯諾島(Snow Island)等大小不同的二十幾個島嶼。布蘭斯菲爾德海峽中有三個水深較深的小海盆,海盆的北部和西部是布蘭斯菲爾德海峽與德雷克海峽的地形邊界。布蘭斯菲爾德海峽東部海盆最深可達2700米,中央海盆可達1700米,西部海盆水深1200米。海盆的北部和西部是布蘭斯菲爾德海峽與德雷克海峽的地形邊界。

南極半島中部區域地形較為復雜,主要為南斯科舍海嶺(South Scotia Ridge)、菲利普海嶺(Philippe Ridge)、鮑威爾海盆(Powell Basin)、茹安維爾海嶺(Ruanville Ridge)。南斯科舍海嶺與菲利普海嶺近乎平行,其中間為埃斯佩里茲海槽,菲利普海嶺與茹安維爾海嶺之間為鮑威爾海盆,海盆水深較深,超過3000米。

南極半島東部區域主要為南奧克尼海臺,海臺東西兩側各有一條通道,分別為奧克尼通道和菲利普通道。南奧克尼海臺水深較淺,水深小于500米。南奧克尼海臺北部為南奧克尼群島

海底地形

圍繞南極大陸的海洋的海底地形是復雜特殊的,很少發展的深沉海中的大陸架、非常陡峭的大陸斜坡,大部分地區的深度很大,海底盆地中的海底山脈和海底凸出的高地縱橫交錯。大陸附近淺水區內有許多深達1000至2000米的通往大陸冰蓋下面的海溝。淺水區內部地段一般呈斷塊狀,外緣地段比較平坦,但有蝕余山地。羅斯海威德爾海和別林斯高晉海均位于淺水區。大陸斜坡是有一定斜度的梯形平原,其中也有一些斷塊構造地段。大陸斜坡外面是平均水深4000至5000米的海洋盆地,其中最深的盆地將近7000米。大陸架的界限大約沿500米等深線延伸,淺灘的寬度并不大,整個大陸平均只有150米左右。在大陸淺灘以外,海底很快地加深,同時斜坡的界限平均只距海岸線280千米。斜坡的界限有的地方直接接近海岸,并且從地面不經過任何梯級一促而入海底。

水文

海洋水

海冰

南極海冰具有顯著的季節變化,西半球一側的海冰范圍較大,東半球較小,密集度高于90%的高值區主要分布于西半球一側,整體上具有西高東低的分布特征;海冰面積在2月份達到最小,在9月份達到最大,結冰期持續7個月,融冰期持續 個月,在時間上南極具有融冰期短結冰期長的特征。海冰面積的年際變化具有波動性,并存在14、21、27和60個月的周期,變化趨勢不顯著,只有威德爾海一年冰與多年冰面積具有顯著的上升趨勢。南極海冰面積變化趨勢顯著區域范圍較小,且全部為趨勢上升區夏冬兩季顯著區域范圍較大,集中分布的沿岸海域以及海冰邊緣線處海域,春季在南極半島東側、瑪麗伯德地、維多利亞地和秋季范圍較小,變化顯著區分布于科茨地與威爾克斯地(Wilkes Land)沿岸海域。

水團

南極半島周邊海域水團主要包括:南極表層水、繞極深層水、暖深層水、威德爾海深層水、威德爾海底層水、陸架水、布蘭斯菲爾德海峽底層水。

南極表層水

南極表層水廣泛地分布在南冰洋,可分為夏季表層水和冬季水。南極表層水體在季節性加熱和融冰的作用下形成夏季表層水,其水團特征為水體溫度較高、鹽度相對較低且變動范圍較大、物理性質空間變化較大,不具有穩定的核心溫度和鹽度。夏季觀測到的冬季水是冬季寒冷事件留存的冷水。寒冬過后寒冷的水體得以保留,即形成了冬季水。

繞極深層水

繞極深層水可以分為以溫度極大值為特征的上層繞極深層水和以鹽度極大值為特征的下層繞極深層水。上層繞極深層水核心的溫度范圍為1.6℃至1.9℃,鹽度范圍為34.61至34.68,壓強介于2.5百帕至6百帕之間;下層繞極深層水核心溫度為1.3℃至1.6℃,鹽度為34.7至34.72,壓強介于2.5百帕至30百帕之間。

暖深層水

暖深層水是繞極深層水隨著威德爾氣旋式流渦的向南分支向西流動,流動過程中與周圍水體混合,鹽度降低,溫度降低而形成的。暖深層水是威德爾海中溫度最高的水團。

威德爾海深層水

威德爾海深層水是南極底層水的重要組成部分,威德爾海深層水是陸架水與在陸架和威德爾海的西部、西南部的暖深層水混合形成的,是南極底層水的來源。威德爾海深層水位于暖深層水以下,水團位勢溫度范圍為-0.7℃至0℃,中性密度大于28.27千克/立方米。威德爾海流渦外緣的威德爾海深層水比流渦內部的威德爾海深層水鹽度更小、溶解氧更豐富。

威德爾海底層水

威德爾海底層水形成于威德爾海西南部的南極大陸架附近,沿威德爾氣旋式流渦的等深線流動。威德爾海底層水具有低溫高鹽的性質,水位勢溫度小于-0.7℃,鹽度為34.62至34.68,中性密度大于28.27千克/立方米,存在于壓強大于40百帕的海域。

陸架水

陸架水和冬季水的物理性質及形成原因相似,均位于夏季表層水之下,南極陸架水是由陸架上結冰融冰過程、冰川垂向對流混合過程形成。高鹽陸架水主要是在陸架水向大氣失去熱量和海冰生成的過程中析鹽形成的,其水團特性為位勢溫度約等于-1.8℃,鹽度大于34.5。

布蘭斯菲爾德海峽底層水

布蘭斯菲爾德海峽底層水是由來自南極半島東北側的威德爾海陸架水的一部分繞過茹安維爾海嶺向北輸運,進入布蘭斯菲爾德海峽的深層和底層而形成的,位于中央海盆的布蘭斯菲爾德底層水位勢溫度約為-1.6℃,鹽度約為34.57;位于東海盆的布蘭斯菲爾德底層水位勢溫度約為-1℃,鹽度約為34.56。

海流

地處南極的南極半島周邊海域主要存在兩個大尺度環流:南極繞極流和威德爾氣旋式流渦,威德爾氣旋式流渦的范圍為南極半島東側至東經30°。南極繞極流與向東流動的威德爾氣旋式流渦之間的海域稱為威德爾海—斯科舍海(Scotia Sea)匯流區,由南極半島北端延伸至東經20°。威德爾海—斯科舍海匯流區的海流結構較為復雜,威德爾海中溫度最高的水團隨威德爾氣旋式流渦順時針流動到達威德爾海的西北部,威德爾海深層水和威德爾海底層水隨威德爾海西邊界流也進入威德爾海西北部。威德爾海西北部的暖深層水、威德爾海底層水一部分向北進入鮑威爾海盆,通過鮑威爾海盆與埃斯佩里茲海槽之間水深較深的通道進入埃斯佩里茲海槽,這些水體在埃斯佩里茲海槽內順時針流動,流動過程中水體性質會發生變化,然后部分水體通過南奧克尼海臺西部的通道進入斯科舍海;另一部分沿著威德爾海向東流動,繞南奧克尼海臺流動接近一周,通過奧克尼通道進入斯科舍海;受海底地形限制威德爾海底層水只能隨威德爾海向東流動,不能進入斯科舍海。

地表水

普里茲灣(Prydz Bay)及其北側海域,南極夏季表層水厚度約為20米,最大厚度出現在普里茲灣的灣頂,大約有30米,冬季水厚度為30至70米,70米以下過渡到繞極深層水,最高溫度出現在繞極深層水的中心,為1.85至2℃。普里茲灣以東海域,0至30米為夏季表層水,50至100米為冬季水,100米以下為繞極深層水,繞極深層水中心溫度普遍降低,最低為1.04℃,最高為1.49℃。南冰洋海域表層水溫由南向北呈現明顯的隨時間變化梯度遞增,2℃等溫線隨年際變化南移至南緯66°,在南極輻散帶和0經度斷面上有明顯的海水溫度高值區;表層水的鹽度呈不規則的鹽度值或高或低的空間塊狀分布。

地下水

2022年,在南極洲冰層以下的沉積物中,科學家首次發現了一個巨大的地下水系統。這一地下水系統可能與濕海綿一樣稠密,研究人員使用大地電磁成像技術,在2018至2019年測量了地下水,并繪制了冰層下的沉積物地圖,計算出如果從100平方千米的沉積物中擠出地下水,那么它將形成一個220至820米高的水柱,至少是冰層內和冰層底部淺水系統的10倍,甚至可能比這還要高得多。測繪學顯示,隨著地下水的深入,水變得越來越咸,這是地下水系統形成的結果。海水可能在5000至7000年前的溫暖時期到達該地區,使沉積物被咸海水浸透。當冰層前進時,由上方壓力和冰基摩擦產生的新鮮融水被迫進入上部沉積物。

土壤

南極大陸無冰區,地表強烈的物理風化過程和相對微弱的生物化學風化過程共存,形成了特異的土壤,同時由于南極自然環境的區域差異性和區域環境演變歷史的特殊性,也造成了南極大陸無冰區土壤性狀的區域差異性。南極大陸無冰區的土壤最初作為冷干旱環境下的風化產物而劃為荒漠土或冷漠土。南極寒冷氣候條件下的土壤具有與荒漠土相似的特征,這些土壤中生物化學過程微弱、腐殖質含量極少、干旱土壤水分狀況使得鹽分向表層積聚或荒漠結皮的形成等。南極羅斯島地區的土壤具有許多荒漠土壤的性狀,即土壤有效水分含量低、寒冷旱的環境條件使壤化學風化的速率較低;地表溫度的劇烈頻繁波動使得土壤物理風化過程占優勢,土壤質地則以粗砂、砂礫質為主。南極大陸外圍區強大的下降風造成地表土壤強烈的蒸發過程,使得土壤中的易溶性鹽分及碳酸鈣在土壤表層富積。

生物多樣性

植物

南極菲爾德斯半島(Fildes Peninsula)浮游硅藻,鑒定出浮游硅藻75種,未鑒定出11種,優勢種為極細舟形藻、冰川舟形藻、南極楔形藻、南極海鏈藻、碎片菱形藻共7種。南極大陸的邊緣及附近的島嶼,已經發現了約400種不同的苔蘚植物,在南極較溫暖的南設得蘭群島和南極半島的北部,也發現了兩種粉紅色的種子植物,以及200多種淡水藻類。南極已辨認出大約400種地衣和4種顯花植物。顯花植物是南極稀有植物,這4種顯花植物中有3種非常近似本植物,其中一種是石竹屬植物。在南極半島西北部邊緣地帶大約有10種草本顯花植物,其中之一是米芒。另外,在南極洲水中和雪里都可以發現蘭絲藻和硅藻類植物。

動物

南極海鳥有50種,常見的有企鵝、信天翁、賊鷗屬、燕鷗、大西洋海神海蛞蝓等。其中南極企鵝一共有7種,占南極鳥類生物量的99%,阿德利企鵝數量最多。南極水域內已查明的魚類有200余種,其中約88%是南極水域的特有種類,南極鱈魚占75%,深海里有獅子魚、鲇形目、燈籠魚。南極鯨分為6種須鯨類和1種齒鯨類。南極共有6種海豹,有象海豹屬豹海豹、食蟹海豹、大眼海豹韋德爾氏海豹等。南極海底動物種類繁多,其中多孔動物有250種以上,棘皮動物有150多種,在2300多米的深水處還有幾種海膽綱動物。蠕形動物、軟體動物門和海鞘綱動物的種類很多,數量也很大,其中有一種海鞘長達40厘米以上。

自然資源

淡水資源

南極洲是世界上淡水的重要儲藏地,冰雪量占世界總冰量的90%以上。冰蓋平均厚度超過2000米,最厚可達4800米。如果南極洲冰蓋全部融化,世界海平面將會上升60-80米,世界絕大部分沿海地區都將被淹沒。此外,南極冰蓋形成于數十萬甚至數百萬年前,比人類歷史要悠久得多,淡水未曾受到污染。除冰蓋外,在南極大陸周圍的海洋里還漂浮著數量可觀的冰山和冰塊。僅冰山每年就保持在22萬余座體積約18000立方千米。一座冰山就是一座淡水庫。在南極冰蓋外圍,主要分布有羅斯冰架、龍尼-菲爾希納冰架和埃默里冰架等,這些冰架是冰山的主要來源。

生物資源

南極有鯨、海豹等哺乳綱,也有企鵝、信天翁、賊鷗屬、燕鷗、雪鳥等鳥類,還有一些浮游生物和甲殼亞門。除了這些動物,在南極比較深的海底還生活著海星綱;在比較淺的海底,生活著紅色海膽,以及海蜘蛛;在多巖石的海底還生長著大小不一的海綿、海鞘、沙蠶、海齒花等。南極的南冰洋具有豐富的生物資源,南極磷蝦是地球上最大的單種生物資源,并具有極高的營養價值。南極大磷蝦數量估計為6.5至10億噸,每年可捕獲5000萬噸而不會影響其生態平衡,被認為是地球上最大、也是最后一個蛋白庫。硅藻等單細胞藻類是南大洋浮游植物的主要組成部分,這些藻類吸收二氧化碳,進行光合作用,是海洋初級生產力的承擔者;其生長需要吸收海水中的氮、磷、硅等主要營養元素,同時也必需鋅、鐵等微量元素。

隕石資源

世界上南極以外發現的隕石約有2500顆,但在南極發現的隕石卻達到了15000顆。其實,在世界各地,隕石出現的概率大致是相等的,只不過降落在南極冰蓋上的隕石會進入冰面下。由于南極寒冷的環境,這些隕石被很好地保護起來,并隨著冰川的流動而運動。當冰川遇到內陸山脈和隱藏在冰蓋下的山脈時,受冰下地形的影響,冰被攔阻后不斷上升,表層冰雪不斷升華,使冰中的隕石距離冰面越來越近,埋藏越來越淺,最終暴露在冰雪表面,并逐步聚集在阻擋冰的山脈處。被人類發現的石隕石只是落在南極隕石中的極少一部分,大部分冰層下的隕石隨冰川的流動而被推往大海。隕石頗具研究價值,通過勘測分析隕石,可以發現地球起源之謎。每年,美國史密森學會科學家從南極洲采集數百塊隕石,用以研究來揭示地球和太陽系起源的細節。

重要組成

島嶼

南設得蘭群島

南設得蘭群島是南極洲緊鄰南極半島的最北端的群島,南隔布蘭斯菲爾德海峽與南極半島相望,延伸540千米,包括喬治王島和利文斯頓島(Livingston Island)等9個較大的島嶼和10多個小島嶼,總面積3687平方千米。其中欺騙島(Deception Island)為海底活火山,20世紀曾多次噴發,頂部出露于海面,形似馬蹄型,內為福斯塔灣(Foster Bay),天然良港。灣內溫泉噴涌,是南極唯一能夠進行海水浴的地方,成為南極的觀光點之一。各島均多山,最高峰為史密斯島(Smith Island)的福斯特山(Foster Mountain),海拔2105米。該群島約80%的地區被冰雪看蓋。1819年2月,英國人發現了這一群島。19世紀和20世紀初先后為捕海豹者和捕鯨者的基地。20世紀以來,13個國家在該群島建立了科學考察站,為南極科學考察的重要基地和南極觀光旅游地,中國南極長城站位于群島的喬治王島上。

南奧克尼群島

南奧克尼群島位于南極半島尖端東北約604千米處,由科羅內申島(Coronation Island)、勞里島兩大島和一些小島組成,群島總面積約620平方千米,其中約90%為冰川所覆蓋。該群島中科羅內申島是最大的島嶼,它的最高點是尼維亞山(Nivia Mountain),海拔1266米。南奧克尼群島屬于寒帶苔原氣候,寒冷、潮濕和多風,夏季短暫而寒冷。盡管條件惡劣,但這些島嶼苔薛植被主富,包括苔薛、地衣和漠類,海鳥,企鵝和海豹則在周用的水域中覓食,南奧克尼群島海域是磷蝦漁業的重要作業海域,陸地上有兩種企鵝,分別是帽帶企鵝和阿德利企鵝。

半島

南極半島

南極半島又稱帕默半島、格雷厄姆地、奧伊金斯領地,地處南極大陸和南美大陸之間,為南大洋大西洋扇區和太平洋扇區的過渡地帶,是南極大陸最大、向北伸入海洋最遠的半島。南極半島南北長約1300千米,北隔德雷克海峽,與南美洲合恩角相距970千米,南接埃爾斯沃斯地(Ellsworth Land),東西頻臨威德爾海別林斯高晉海,近海有寬廣的大陸架,東側有菲爾希納陸緣冰。南極半島多為崎嶇的山地和高原,大部分為冰雪所覆蓋,最高點杰克遜山(Jackson Mountain)海拔4191米。

海灣

威德爾海

威德爾海是南極洲最大的邊緣海,南側毗鄰菲爾希納冰架,西側緊鄰南極半島,東側可到科茨地,北部面向開闊大洋,面積約280萬平方千米。威德爾海中部偏東側主要分布著深海平原,往北側受海溝阻隔,地形變化較為復雜。海底高原是南極半島往東北延伸的水下部分,其間隔形成了鮑威爾海盆、簡海盆等水深3000米左右的海盆,與4000至5000米的深海平原形成明顯的水下階地形態。地形地貌特征主要受構造作用控制,同時冰川沉積物的輸送在后期對地貌的演變有著一定的影響。威德爾深層水能夠到達南設得蘭群島以北的象海豹屬島東北面海域。

羅斯海

羅斯海位于南極維多利亞地和瑪麗伯德地之間,其西面是羅斯島,東面是羅斯福島(Roosevelt Island),面積約63.7萬平方千米。羅斯海常年都被羅斯冰架覆蓋,羅斯海的洋流主要受風力驅動,并受到從西南向東北延伸的海底山脊的強烈影響。羅斯海溫暖的繞極深層水,營養豐富,生長著大量的浮游生物,養育了豐富的海洋動物物種。在羅斯海大陸架上,西風帶驅動的繞極深層水為高密度的羅斯海水架水的北向熱鹽流提供了動態屏障。海冰往復凍結析出鹽水,從而產生大部分羅斯海冰架水,冰架水溫度可低至-2°C。

普里茲灣

普里茲灣地處世界最大的蘭伯特冰川所占據的地塹末端冰川入海處,形成廣闊的埃默里冰架,海灣呈倒三角狀,南北最寬處達到500千米,東西最長約1000千米,面積約為8萬平方千米,是南極大陸東部最大的邊緣陸架海。普里茲灣頂部西南角與埃默里冰架連接,灣東側以西冰架、西側以達恩利角為界,呈西南—東北走向的喇叭狀。海灣內部發育較深的埃默里海盆,水深變化較小,盆底相對較平緩。海灣具有相對寬緩的大陸架,由于冰川作用,陸架地形向西南方向傾斜,表現出內陸架深、外陸架淺的特征,外擊架最淺處只有200米,而內陸架最深達到1000米。

人類活動

科考勘探

美國南極計劃

早在1830年美國科學家就踏上了南極大陸,1956年以來,美國對南極的科學考察就從未間斷過,并于1959年正式出臺“美國南極計劃”,規定由聯邦政府下屬科學機構全國科學基金會負責管理美國對南極的所有考察活動。其宗旨是為“促進與其他國家在南極的考察合作、保護南極環境、保證公平科學地利用南極資源”。具體到學科來看,美國在南極涉足的科研領域共有10個,包括天文學、大氣科學、生物學、地球科學、環境科學、地質學、冰川學、海洋生物學、海洋學和地球物理學學。2006年,整個美國科學基金會的預算大約為58億美元,其中“美國南極計劃”一項就占約3億美元。

中國首次南極埃默里冰架綜合考察

2003年1月15日至2月10日,中國首次進行南極埃默里冰架綜合考察,鉆取一支300米左右的冰芯,并進行冰架前緣物理海洋學觀測,整個冰架考察進行了25天左右。該項目的實施提高人們對于南冰洋與冰架/冰蓋相互作用動力學機制的認識,進而理解氣候變暖對冰架/冰蓋和南大洋穩定性的影響機制,揭示全球氣候變化、南大洋動力學過程、冰架/冰蓋穩定性、全球海平面變化的相互關系和作用機制,使中國在國際極地科學研究領域的地位得到顯著提升,并為全球變化與人類可持續發展做出貢獻。

英國南極冰山考察

英國南極考察處在2020年11月發現南極冰山脫落跡象,當時冰架上新出現的大裂縫“北裂谷”開始向35千米外的另外一道大裂縫延伸。2021年1月,“北裂谷”穿透150米厚的冰架,以最快每天1千米的速度向東北方向延伸。2月26日上午,“北裂谷”的寬度在幾個小時內達到幾百米,最終導致一座面積比紐約還大的冰山從冰架上脫落。在2011至2021年的10年時間里,研究人員發現布倫特冰架上相繼出現若干大裂縫。“北裂谷”是三條最大裂縫中最新出現的一條。另外兩條裂縫,即“1號裂縫”和“萬圣節裂縫”。由于擔心“1號裂縫”或“萬圣節裂縫”突然加速斷裂,英國南極考察處于2016年將哈雷科考站向南極內陸方向遷移32千米,2017年起只在南極洲的夏季派人去科考站工作。

南極科考站

自人類發現了星球上最后一塊大陸——南極洲之后約半個世紀,就有不少科學家們去探索南極大陸的奧秘,開展一些初期的科學考察活動,南極科考站由此建立。1904年,阿根廷在南極南奧克尼群島的勞里島建立了南極第一個科學考察站——奧爾卡達斯站。各國南極科考站的主要用途就是對南極的地質、地理、冰川、氣象、固體地球物理、高空大氣物理、海洋生物、大地測量學極地工程等進行考察研究。截至2020年,世界上有26個國家在南極建立了150多個科學考察基地,遍布于亞洲、歐洲、非洲、北美洲、南美洲、大洋洲。

科考站分布

主要科考站

阿蒙森·斯科特站

美國阿蒙森·斯科特站于1957年1月23日建在南極點,海拔2900米,以最早到達南極點的兩位著名探險家羅阿爾德·阿蒙森、羅伯特·斯科特的姓氏命名,每年有30人左右在這里越冬。阿蒙森—斯科特站外觀像飛機的一邊機翼,建有4270米長的飛機跑道、無線電通訊設備、地球物理監測站、大型計算機等。可以從事高空大氣物理學、氣象學地球科學冰川學和生物學等方面的研究。由于冰層以每年平均10米的速度向南美洲方向移動,所以考察站的實際位置已偏離了南極點。為此美國制定考察站重建計劃并于2008年完成。

長城站

長城站建于1985年2月20日,是中國在南極建立的第一個科考站,位于南設得蘭群島喬治王島南部。長城站所在區域的平均平均海拔為10米,距北京17501.949千米。作為在南極設立的常年性科學考察站,長城站有建筑約18座,建筑面積4200平方米。除了通信設備、生活條件外,還有完善的實驗室,配備有供科學研究使用的各種儀器設備。長城站每年可接納越冬考察人員40名,度夏考察人員80名。

諾伊邁爾3號站

德國的諾伊邁爾3號站建于1992年,是一個全年工作的科考站。它長68米、寬36米、高21.3米,重達2500噸,由16個基座支撐,每個基座里都安裝有一個由電腦控制的液壓千斤頂。當冰層移動導致科考站發生傾斜時,這些千斤頂會及時進行調整,使建筑物保持平衡。當積雪較高時,這些千斤頂還能把科考站抬升到雪面上。科考站每時每刻都在不停地運動,但站內的科學家只是感覺到一點輕微的震動而已。

伊麗莎白公主站

比利時的伊麗莎白公主南極考察站建成于2009年2月15日,長22米,寬22米,高8.5米,其主要建筑特點為:小型、美觀、高效能、僅在夏季使用,該考察站是全球首座溫室氣體零排放極地考察站,伊麗莎白公主南極考察站中的電力資源依靠52千瓦太陽能電池板及54千瓦的風力發電組提供,生命支持系統及研究設備電力利用的優先級高于洗碗機和便攜式電子設備。

漁業開發

南極魚類的商業開發始于20世紀60年代,并在大西洋南部的南冰洋水域發展起頗具規模的拖網漁業,捕撈對象主要為鱈類和冰魚類。20世紀90年代以前,捕魚國主要為東歐諸國,其后阿根廷澳大利亞、智利、法國、新西蘭南非烏克蘭等也加入捕魚國行列。2003年,南大洋漁業的主要作業對象為巴塔哥尼亞牙魚,一種生活于亞南極島嶼陸架區和海底淺灘區的南極牙魚的近親。南極牙魚是個體最大的南極魚類,體重可達120千克,體長則可超過2.2米。巴塔哥尼亞牙魚的體重亦可達100千克,價格昂貴,有“白金”之稱,每千克可達10美元,一條魚價值可達950美元,主要銷往日本、美國及東南亞等。

南極旅游

20世紀60年代開始的南極旅游,旅游者多來自美國、澳大利亞、英國、德國加拿大等西方國家。據不完全統計,全球每年前往南極旅游的人數4至5萬,約為各國南極科考人數的5倍。除中國外,南極旅游者多來自美國、澳大利亞、英國、德國等西方國家。中國南極旅游人數逐年快速增長,從2005年不到100人次升至2017年近5300人次,相當于中國政府歷年派往南極科考的人數總和,僅次于美國的1.5萬人次,是南極旅游第二大客源國。其中,南極長城站是最受中國南極游客喜歡的參觀地。

環境問題與保護

環境問題

臭氧洞出現

人類在地球其他地區的活動已經造成南極上空出現臭氧洞,大氣中臭氧含量明顯低于平均水平,主要是因為工業活動中排放的氯氟碳化合物氣體,尤其是在像美國俄羅斯日本、中國、巴西、歐洲等工業活動更為頻繁的國家。臭氧洞出現使得南極的紫外線強度有一定程度的增強,動植物遭受紫外線輻射;而且,所產生的化學污染物也被帶到南極,在南極的冰蓋和動植物細胞中均發現這些示蹤物質。2000年的南極臭氧洞最大,創有史以來的最高紀錄,為2970萬平方千米,2003年次之,面積為2820萬平方千米余。通過臭氧洞的紫外線破壞了冰魚脫氧核糖核酸,同時先期的臭氧損耗損害了一種單細胞南極海洋植物。

全球變暖

全球變暖會促使南極冰架大面積分裂;從而使依附其上的動物失去其棲息地;紫外線輻射增加可能使浮游植物群落發生變化并對食物鏈產生影響。南極地區是全球變化的一個敏感的指示器,在全球變化可能給南極帶來變化的過程中,這種變化可能反過來對世界的其他地區產生嚴重的環境影響,如南極冰中蘊藏的水量變化可能影響到全球海平面變化。

過度捕撈

南極的南大洋生物資源極為豐富,自17世紀以來,尤其到19世紀和20世紀,人類已相繼對其進行過度捕撈。首先是海豹被捕殺,接著是對鯨,然后是對魚、磷蝦頭足綱的捕撈,從而使南極生物資源處于危險的狀態。20世紀70年代起巴塔哥尼亞牙魚漁業受害于非法的、無節制的、無統計報告的違法捕撈,部分地理種群已近滅絕,失去商業開發價值。20世紀80年代中期,延繩釣成為巴塔哥尼亞牙魚漁業的作業方式,由于延繩釣容易引起鳥類的兼捕死亡,這種作業方式已危及若干種海鳥。20世紀90年代以前,捕魚國主要為東歐諸國;其后阿根廷澳大利亞、智利、法國、新西蘭南非烏克蘭等也加入捕魚國行列。

環境保護

1959年,世界各國協商并簽訂了《南極條約》。這份文件明確了許多重要事項,為60多年來南極的發展奠定了基礎。條約規定,涉及南極的活動僅能出于和平目的,禁止軍事活動,各國需保障科學研究的自由,鼓勵科學合作。條約禁止各國在南極進行核試驗和排放放射性廢棄物。此外,還按照條約建立了一個長期有效的會議協商制度,規定各國需交流其在南極的活動信息。之后,該條約于1961年6月起生效。

1961年《南極條約》生效后,美國便將該條約作為其南極政策的基礎。1970年10月,美國總統尼克松將“保護南極洲環境并制定適當的措施以保護南極生物資源和非生物資源得以公正地、合理地使用”作為美國南極政策的三個目標之一。為保護與養護南極本土的動植物和相關的生態系統,美國于1978年通過《南極保護法案(1978)》(公共法95-541號),此后,在對該法案進行修訂的基礎上,于1996年通過《南極科學、旅游和保護法案(1996)》(公共法104-227號)。這兩個法案主要涉及動植物保護、廢物管理、執行和聽證程序、非政府組織的考察活動、南極特殊保護區、南極歷史遺址與紀念物等方面。

聯合國從1983年的第三十八屆大會開始就南極問題進行辯論,并在《21世紀議程》等多個國際公約中特別表明對南極環境及生態問題的關注。將人類在南極活動帶來的環境影響降低到最低程度,以保護南極的固有價值,包括其荒野價值、美學價值和科學研究價值,在國際社會已達成廣泛的共識。2003年,國際科學聯合會和世界氣象組織共同發起2007至2008國際極地年活動,其科學主題充分反映了人類對極地環境發生快速變化的深度關切。

風景名勝

南極自然風景獨特,有冰川冰山、極光等自然景觀。

南極血冰川

南極血冰川是位于南極洲麥克默多干燥谷內的一處景觀,紅色的水流從冰川裂隙中源源不斷地流出。血冰川由于其鐵銹般的顏色,最初被認為是因某些藻類生長所致,但隨后科學家不斷挖掘,如今被證實是鐵的氧化所致。每隔一段時間冰川就會噴出清激、富含鐵的液體,之后就迅速氧化成駭人的深紅色。

南極冰山

南極的冰山形狀奇特,有的冰山竟然出現了彩帶,其中一些冰山看起來像巨大的漢堡包。冰山中間的夾層呈現藍色、綠色還有褐色的花紋。科學推測,那些藍色的條紋是由于冰山碎片崩裂后,一些冰雪融水滲入后凍結而成的。當冰山崩裂后一部分落到水里,咸咸的海水層在小冰山下面凍結,如果這一區域的海藻豐富的話,它們就會呈現綠色的斑紋。黑色、褐色和黃色的條紋是因為冰山沉積物造成的,當冰山碎片滑落到海里,周圍沉積物覆蓋在上面,就形成一層黑褐色和黃色的斑紋。

南極極光

在南極的高空,漫長的極晝極夜,常會出現一種鮮艷的光現象,這被稱為極光。極光是一種奇特的自然光,使人們能用肉眼看得到的唯一的超高層大氣層理現象。極光實際上是地球周圍的一種巨大的放電現象,研究極光的時空出現率,就能了解到形成極光的太陽粒子的起源。以及這些粒子從太陽上形成,經過行星際空間、磁層電離層,以及最終消失的過程。極光的亮度有強有弱,強極光的亮度可以把考察站建筑物的輪廓照亮,甚至照出物體的影子,極光色彩繽紛、總是在變化中。

相關文化

著名人物

羅阿爾德·阿蒙森

羅阿爾德·阿蒙森曾想做第一個到達北極點的人,但因美國人羅伯特·皮爾里首先實現這一目標而使他的計劃落空。1910年6月,羅阿爾德·阿蒙森獲悉英國人斯科特率領一支探險隊,正起程前往南極尋找南極點,于是他決定馬上出發,和斯科特一爭高低。1910年8月9日,羅阿爾德·羅爾德·阿蒙森率領著“先鋒號”船離開挪威,開始了尋找南極點的艱苦征程。盡管他比羅伯特·斯科特晚兩個月起程,但卻比羅伯特·斯科特更早到達羅斯海東岸的鯨灣。10月19日,羅阿爾德·阿蒙森和4個伙伴一起,帶著52只狗,駕著雪橇向南極點正式進軍。經過艱難的行軍,羅阿爾德·阿蒙森率領的探險隊于12月14日到達南極點,成為世界上第一個到達南極點的人。

張逢鏗

1958年11月9日,張逢鏗隨從考察隊由新西蘭克賴斯特徹奇飛往南極,10日,降落在南極羅斯灣冰岸機場,36歲的張逢鏗成為第一個登上南極的中國人。張逢鏗去往的大本營拜德站,位于南緯80°,西經120°。拜德站是美國的常年科考站,這次科考屬國際地球物理年中著名的“探凍第四號計劃”,張逢鏗一行有23人。其中,9人組成的探勘隊由一名蘇格蘭人任領隊,張逢鏗任地球物理探勘隊長,他兼有地球物理探礦與地震學雙專業背景,于是擔起分析震波記錄、測量重力、研究磁力磁場等多項工作,并與隊里冰川學家配合,觀察測量人工地震,探勘南極冰層厚度。

金慶民

1988年11月26日,中國地質科學院南京地質礦產研究所副研究員金慶民,隨中美聯合登山科考隊抵達南極腹地最高峰——海拔5140米的文森峰進行科學考察,成為世界上第一位探訪這塊生命禁地的女科學家。金慶民獨自一人在無盡冰原上考察四天后,發現了在文森峰一條赤鐵礦帶。該發現填補了中國在南極地質學研究領域的空白,為中國在國際南極研究方面爭得了發言權。

克里斯蒂娜·科克

克里斯蒂娜·科克(Christina Kirk)出生在美國密歇根州(Michigan),在獲得電子工程碩士學位后,其在美國國家航空航天局開始了她的職業生涯,開發未來各種太空任務的科學儀器上的傳感器。克里斯蒂娜·科克為了豐富自己在野外工作的經驗,她于2004年加入美國的南極計劃,參加各種任務,而這些任務促使她花費大量時間研究北極和南極地區,時間最長的一個任務持續了一年,就是其在阿蒙森—斯科特南極站度過的那一年。從南極返回后,克里斯蒂娜·科克將她在空間科學儀器的電子工程方面的工作與在兩個極地地區的幾次任務結合在了一起。2013年,她被選為21名美國航空航天局宇航員之一。

南極精神

從中國南極科考隊首次登上南極洲、秦大河首次徒步橫穿南極、中國第21次南極考察首次登頂冰穹A,到最終建成中國第一個內陸考察站昆侖站,南極精神的弘揚和發展使中國取得一個又一個的進步。1985年5月,中國首次南極考察凱旋之際,《紅旗》雜志發表了題為《南極精神頌》的社論,將南極精神高度概括為“愛國、求實、創新、拼搏”,并號召全國人民學習南極精神。

影視作品

《意志的考驗》

《意志的考驗》由查爾斯·斯特里奇(Charles Sturridge)執導,肯尼思·布拉納(Kenneth Branagh)、約翰·格里洛(John Grillo)等主演,于2002年1月2日在英國上映。該影片講述了1914年至1916年的帝國穿越南極探險隊乘載“持久號”從倫敦出發,全體船員一共28人,以徒步橫穿南極大陸為目標。在行進過程中,浮冰將“持久號”團團圍住,使它寸步難行。之后,他們不斷尋求幫助,歷經兩年多的時間,最終在1916年每個人都從南極獲救。

《南極大冒險》

《南極大冒險》是由弗蘭克·馬歇爾(Frank Marshall)執導,保羅·沃克(Paul Walker)、杰森·謝戈(Jason Shego)、布魯斯·格林伍德(Bruce Greenwood)等領銜出演的一部以南極為題材的劇情冒險片,于2006年2月17日在美國上映,2006年4月21在中國大陸上映。影片講述了一支科研隊伍在南極考察過程中,突然遇到意外情況,狂暴的風雪在肆虐著南極大地,科考隊員進退兩難,在惡劣的天氣和環境下掙扎求生,與惡劣的氣候作殊死搏斗的過程。

《在世界盡頭相遇》

《在世界盡頭相遇》這部紀錄片的編劇、導演和旁白均是沃納·赫爾佐格(Werner Herzog),于2007年9月1日在特柳賴德電影節上映,記錄了他與劇組前往南極洲拍攝當地生物、居民以及獨特地理風貌的歷程。這部紀錄片并不是一部關于南極著名的企鵝的影片,而是去探索南極的人類生活,以及壯麗神奇的南極洲美景。

文學作品

《南極,一生一次之旅》

《南極,一生一次之旅》是由韓松著作的,于2018年由貴州人民出版社出版。本書通過畫面和文字,從介紹南極的自然風光和奇特動物,講述南極的發現歷史以及發生在南極可歌可泣的英雄人物,以及為什么要保護南極和我們賴以生存的地球環境。書中通過作者的親身體會,講述去南極旅行的意義,并告訴那些渴望去南極圓夢的人們怎樣去南極,以及應當注意的事項。

《阿瑟·戈登·皮姆歷險記》

《阿瑟·戈登·皮姆歷險記》埃德加·愛倫·坡寫的長篇小說,于2019年由人民文學出版社出版。這部作品主要描述了阿瑟的航海冒險,講述了一位渴望冒險的年輕人在南極圈陷入不幸、折磨、絕望與瘋狂的故事,其中描繪的段落大多殘酷晦暗。小說可以分為兩部分,第一部分帶有現實主義的味道,第二部分則充滿想象元素。

《冰上斯芬克斯》

小說《冰上斯芬克斯》是儒勒·凡爾納根據埃德加·愛倫·坡的《阿瑟·戈登·皮姆歷險記》所寫的續集,于2019年由人民文學出版社出版。小說中的南極洲冒險之旅將埃德加·愛倫·坡小說中的人物和儒勒·凡爾納小說中創造的人物聚集在一起,講述了他們在前往南極洲的旅途中通過各種方式產生關聯。冒險的主人公是南方某地區的一個小伙子,他經常期盼有一艘船能帶他離開他所在的地方,有一天,“哈勒布雷納”號出現了,它的船長就是“簡”號船長的弟弟(在愛倫·坡的小說中,他已經死了),主人公說服了船長讓他作為乘客加入這艘船。

重大事件

中國首次成功鉆探南極冰架

2005年,中國第19次南極科考隊埃默里冰架鉆探隊在冰架工作20多天以后,首次鉆探南極冰架成功。埃默里冰架鉆探研究是國際上研究南極海冰變化和全球氣候變化的前沿課題。中國科學家首次在這塊50000平方千米的冰架上成功鉆探到301.6米深度,鉆頭已鉆透陸緣冰層,打入海冰

南極2400米深處"消失的世界"

2012年,英國科學家發現,在南極沿海2400米深完全見不到光亮的地方隱藏著一個“消失的世界”。那里生活著大量的海洋生物,包括科學界此前還未發現過的蟹類、章魚類和海星類等物種。這些生物生活在被稱作熱水孔的海下火山口上面,這些熱水孔噴出的黑煙使附近的水溫能達到380℃,足以讓融化。在完全不見陽光的水下存活,這些生物依靠分解濃煙中高毒性的化學物質來獲取能量。

南極海冰融化

南極海冰面積在2022年創下歷史新低,給南極帝企鵝幼鳥帶來“滅頂之災”。在南極洲別林斯高晉海一帶,2018年至2022年利用衛星圖像監測別林斯高晉海一帶5個帝企鵝群落的繁育情況,每個群落有約630對至3500對企鵝。在2022年年底,由于海冰提早融化,英國研究人員觀測到的5個帝企鵝群落中,有4個群落經歷“徹底的繁育失敗”,意味著很可能沒有一只幼鳥活下來。這種大規模的帝企鵝幼鳥死亡為有記錄以來首次。帝企鵝繁育失敗后,可能會在來年另覓他處,整個群落或許過一兩年就能恢復過來。然而,越來越多的證據表明,由于全球變暖導致海冰減少,帝企鵝的生存機會越來越小。如果全球變暖繼續惡化,到本世紀末,超過九成的帝企鵝群落將幾近滅絕。

南極思韋茨冰川融化

南極冰川里有一塊“末日冰川”——思韋茨冰川,它的厚度達到4000米。隨著氣候變化的加速,思韋茨冰川正在迅速發生變化,以每年2.1千米的速度融化。從1979年至2017年間,思韋茨冰川都會向海洋傾瀉數十億噸的冰,該冰川融化已經使全球海平面上升了1.8毫米。冰川與海底交匯處的融化速度特別快,自1990年代后期以來,海底已經消退了近14千米,將更大的冰塊暴露在相對溫暖的海水中。如果這塊“末日冰川”全部融化,就會使得全球海平面上升3米。

南極正在變綠

2024年10月4日,英國媒體報道,南極洲一處快速變暖的地區正以驚人的速度變得蔥綠。該地區的衛星圖像顯示,植物覆蓋面積在35年間增加了近13倍——這一趨勢將刺激南極生態系統的快速變化。研究小組發現,半島上的植被覆蓋面積從1986年的不到1平方公里增加到2021年的近12平方公里。與該研究跨越40年的整體情況相比,2016年至2021年的植被擴張速度大約高出33%。研究人員指出,氣候變化是該地從白色變為綠色的驅動因素。自1950年以來,南極半島的氣溫上升了近3攝氏度,比地球上大多數地區觀測到的氣溫上升幅度要大得多。

南極鉆探2.8公里取出古老冰芯

2025年1月,一個國際科學家小組宣布,他們成功鉆取出了迄今為止最古老的冰芯之一,鉆探深度達到2.8公里,冰芯的歷史至少有120萬年。該小組表示,這會有助于科學家們深入了解冰河時代周期是如何變化的,以及大氣中的碳是如何改變氣候的。

參考資料 >

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背景資料:南極的由來.新華網.2023-08-26

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南極洲地質概況.科技外事處.2023-08-26

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關于南極的12個“冷”知識.中國氣象報社.2023-08-24

南極生物多樣性知多少?-綠會極地研究組.中國生物多樣性保護與綠色發展基金會.2023-07-31

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基地:10.奧爾卡達斯考察站.北京外國語大學西葡語學院.2023-09-12

最南的南極站——阿蒙森-斯科特站.中國經濟網.2023-08-24

中國首次南極埃默里冰架綜合考察.央視國際.2023-08-23

中國科學家登上南極大陸40周年丨記者手記:我眼中的南極.央視新聞 .2023-08-23

你到南極旅游的機會來了!快看最全攻略 .人民日報.2023-08-24

「科學強國」南極“世界末日冰川”麻煩多多,融化過程和機理超乎科學家想象.小康雜志社.2023-09-13

科學匯|南極冰山又雙叒脫落了!冰川融化地球會怎樣.錢江晚報.2023-09-13

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地圖瀏覽.標準地圖服務系統.2023-09-12

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風大卻不下雪?寒冷也能種菜?南極到底啥天氣!.環球網.2023-09-13

南極冰層下首次探測到大型地下水系統.中國青年網 .2023-08-26

在南極冰原還能“野蠻生長”的,也就只有它們了.中國科普博覽.2023-08-28

那些無家可歸的冰山.中國氣象數據網.2023-08-28

豐富的生物資源.央視國際.2023-08-23

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南奧克尼群島.中國大百科全書.2023-08-28

南極半島.中國大百科全書.2023-08-28

威德爾海.中國大百科全書.2023-08-28

羅斯海.中國大百科全書.2023-08-28

普里茲灣.中國大百科全書.2023-08-28

綜述:美國南極考察走過半個世紀.新華網.2023-08-26

南極洲一座巨大冰山脫落!面積達1270平方公里,比紐約市還大.北京日報客戶端 .2023-08-26

新冠病毒或在南極被冰封,專家:應對企鵝做核酸檢測.福州新聞網.2023-09-12

海洋科普 | 世界各國南極科考站縱覽.中國海洋發展研究中心.2023-09-11

中國第35次南極科考·羅斯海新站建設紀實:以苦為樂 不斷推進新站建設.央視新聞.2023-09-11

我國將升級現有南北極考察站 建第5個南極科考站.新華社.2023-09-11

重上羅斯海新站.中華人民共和國自然資源部.2023-09-11

世界各國南極考察站(組圖)(3).國際在線.2023-08-24

世界各國南極考察站(組圖).國際在線.2023-08-28

我國成為南極旅游第二大客源國 新規出臺 促南極游安全有序發展. 新華社.2023-08-28

南極環境史:18世紀至今的開發與保護.人民號.2023-08-24

神奇的南極極光.中國經濟網.2023-09-11

世界最大冰山“無家可歸”,南喬治亞島極地動物或面臨威脅.澎湃新聞.2023-08-12

第一位登上南極的中國人!張逢鏗故居紀念館預計3月在歙縣開館.大皖新聞.2023-08-24

百年瞬間丨我國首位深入南極腹地考察的女科學家.央視新聞.2023-08-24

克里斯蒂娜·科克:從南極研究員到宇航員 .人民資訊.2023-08-24

楊惠根:南極利用,中國與世界分享發現.文匯網.2023-08-24

自然資源系統精神文化系列述評之南極精神.中國海洋報.2023-08-24

意志的考驗 Shackleton (2002).豆瓣電影.2023-08-24

南極大冒險 Eight Below .豆瓣電影.2023-08-24

在世界盡頭相遇 Encounters at the End of the World (2007).豆瓣電影.2023-08-24

圖書推薦〡南極,旅行者的終極夢想.貴州人民出版社.2023-09-11

貴州人民出版社2018年度好書榜出爐.多彩貴州網.2023-09-11

阿瑟.戈登.皮姆歷險記.豆瓣讀書.2023-09-11

南極三部曲:愛倫·坡(Poe)、凡爾納(Verne)、洛夫克拉夫特(Lovecraft)筆下神秘的南極洲.北京外國語大學西葡語學院.2023-09-11

冰上斯芬克斯.豆瓣讀書.2023-09-11

中國首次成功鉆探南極冰架.中國政府網.2023-08-23

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南極海冰融化嚴重危及帝企鵝幼鳥.新華網.2023-08-26

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英媒:南極正以“驚人速度”變綠.騰訊網.2024-10-07

科學家在南極鉆探2.8公里取出古老冰芯 有120萬年歷史.百家號.2025-01-11

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