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南北极具全球变化意义的背景
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整体地球系统 |
在全球变化研究的浪潮中，由于北极和南极对环境变化反应最敏感，表现最明显，因而，极地科学活动在全球变化的总科学目标中占有一个特殊重要的地位。在北极和南极，具有全球变化意义的特征现象及过程有：
1.极冠区具有强大的负辐射预算，就好像地球的两个大冰箱。在大气对流及大洋环流方面，任何平衡预算的变化都将具有全球意义。
2.极区陆缘冰架及极区海冰形成向中、低纬度海区运移的洋底冷水流，直接控制全球尺度的大洋环流。
3.极区海域及苦原冻土带在全球大尺度碳循环中扮演重要角色，因为它本身就是最大的二氧化碳穴。这一过程又受海冰建造、海水垂向热对流及生物应力等子系统过程的控制。
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大气的奥妙 |
4.极区是探测由于人类活动导致大气臭氧耗损的最典型地区。
5.极区冰盖、湖泊、浅海沉积中保存着近百万年来全球气候及大气化学变化的详细记录。
6.全球气候变化的迹象往往在极区被强化、被放大，而且极区气候指标结构简单，变化明显，因而最容易观测。例如：海冰范围及厚度、冰川物质平衡、极区生态变化、生物种群的变化与迁移、极区对流层与同温层温度结构、大气层顶辐射流、陆地融冰区面积的变化等等。
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水循环示意图 |
7.极区冰盖中包含有使全球海平面上升60～70米的水，任何温室气候（全球转暖）都将导致严重的后果。
由于独特的自然条件和地理位置，南北极在与人类的生存和发展密切相关的全球变化的研究中举足轻重。由于人类社会的主体（世界人口的83％）处在北半球，北极对人类社会的影响和受到人类活动的影响就比南极大得多，直接得多。在全球变化研究背景中，北极环境系统的一些特殊现象已经和正在成为国际科学界关注的焦点：
1.在地质时间尺度的古环境再造研究中，迄今在北极地区尚未获得任何600～1000万年区间的古环境记录。
2.美国与欧洲共同体在格陵兰岛的冰芯探测结果显示，格陵兰岛的温度变化与欧洲的不同，变化幅度大约有2℃的数量级。
3.阿拉斯加的北极苔原冻土带观测资料表明，在过去的50～100年期间，地面平均温度大约上升了2～4℃。
4.为研究全球碳循环而进行的观测资料表明，本应作为二氧化碳穴的北极苔原冻土带，全年释放二氧化碳及甲烷的总量反而超过了由光合作用而转换的固碳量，呈现异常的碳循环方向逆转。
5.1885年发现的北极夜光云近年出现的频率和亮度都在急剧增加，可能是由于高层大气温度下降及甲烷增加所致。
6.平流层下部臭氧含量迅速减少，臭氧耗损严重。
7.由工业气体污染而形成的独特的北极烟雾总量日益增加。
8.北极冰缘带退化、湖泊沉积物及古环境记录的广泛对比研究。
9.北极原始居民对环境变化、工业活动及外来文化冲击的反应。
而且，北极与南极又都属于具有极端环境的特殊地理单元。由于人口剧增，资源短缺，所以人类的生存范围和开发自然资源的目标正在迅速地向两极、沙漠、海底和太空等领域。而要进入这些领域，则必然面临着在超严寒、超酷热、超干燥、超低压、超低温等极端环境中如何生存下去的问题。因此，这方面的研究无论是在经济、资源、环境、科学方面，还是军事、政治方面都有着重要的现实意义，因而受到各国政府愈来愈多的关注和重视。
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