极地测绘科学国家测绘地理信息局重点室科技发展综述-国家测绘局

极地测绘科学国家测绘地理信息局重点实验室科技发展 年度综述 一、所属学科及研究领域发展概述 本年度极地测绘科学国家测绘地理信息局重点实验室主要依托极地测绘学科,在科学研究、团队建设、人才培养、合作交流、创新成果等方面充分发挥了自身优势,并且注重与交叉学科的融合、取得了显著进展。 研究进展主要有: (一)“南北极环境综合考察与评估”专项 该专项是我国极地考察历史上规模最大的极地专项,它的启动和实施将深化极地系统和全球变化研究。随着专项的全面启动,实验室设计与规划了专项2012年任务与执行,承担了该专项中“南极地区环境遥感考察”、“南极周边海域海洋地球物理考察”、“北极海域地球物理考察”、“冰盖断面及格罗夫山综合考察与冰穹A深冰芯钻探”、“极地环境与资源信息集成与共享服务系统建设”等多个专题的具体科研任务。 “南极地区环境遥感考察”专题组初步构建了1’×1’全南极冰盖数字高程模型(DEM),建立了南极站点数据库,并基于Google地图二次开发实现了站点信息的网上发布和在线查询功能。 “南极周边海域海洋地球物理考察”专题组在利用卫星测高反演海洋重力异常和监测冰盖高程变化算法等方面进行了研究,提出的卫星测高波形重定算法子波形阈值法提高了卫星测高海洋重力异常精度。 “冰盖断面及格罗夫山综合考察与冰穹A深冰芯钻探”绘制了2005年以来中山站至Dome A断面的冰流速矢量图;利用动态差分GPS技术测绘了Dome A地区大比例尺地形图;绘制了埃默里冰架典型区域冰流速矢量图。 “极地环境与资源信息集成与共享服务系统建设”专题组在“雪龙在线”网络信息系统的基础上,开发了实时海冰地图发布,雪龙船与国内的船岸双向数据交换等功能,为破冰船的考察管理与信息交流提供了更加高效的网络平台。 (二)拓展地缘政治经济与全球变化下我国的极地战略与对策研究 重点研究北极变暖情况下北极地缘经济的理论(经济学、地理学)、方法(人地关系分析法、整体分析法、空间分析法、经济结构分析法、战略与政策分析法),从人地关系、国际关系分析北极及环北极地区经济体结构的时空分布及其经济互动关系与过程;北冰洋地区在地缘格局大框架下的环北极国家油气安全战略的取向和博弈以及我国地缘政治经济框架下的国际合作策略,中国在未来北极地区开发新秩序构建中的意义和作为;全球气候变化下,极地环境、特别是北极环境变化对全球安全和中国国家安全的影响模式;基于地缘政治理论定量化研究北极地区环境变化下的安全维度;北极航道开通后,全球或环北极地区政治格局可能出现的新变化,以及对我国制定国家政治、军事战略和对外政策的意义。 二、国内外发展现状与趋势 极地在全球气候变化背景下的响应和反馈已成为备受全球关注的重大科学和社会问题。当前,一些重大的国际研究计划如世界气候研究计划(WCRP)、国际地圈-生物圈研究计划(IGBP)、大洋钻探计划(DSDP/ODP/IODP)等都将两极作为关键地区,制定了相应的研究计划;一些地区和国家科研组织也推出了相应的研究计划,组织开展了一系列综合性的科学考察与观测项目。这些大型极地科学计划主要围绕极区快速变化(如冰雪消融)及其对区域和全球气候、环境、生态以及人类活动等的 影响开展,例如国际南极研究科学委员会(SCAR)正在执行着5个科学计划,即:南极气候演化(ACE)、南极冰下湖环境(SALE)、南极生物演化及其多样性(EBA)、南极与全球气候系统(AGCS)和日地空间与高空大气的两极对比(ICESTAR)。在北极地区较为活跃的研究计划有:世界气候研究计划(WCRP)的“气候变化、预测研究(CLIVAR)”、“气候与冰冻圈(CliC)”、“北极气候系统研究(ACSYS)”等。为了进一步增进对极地的了解,国际科联(ICSU)和世界气象组织(WMO)共同组织发起了第四次国际极地年计划(IPY,2007/2008),共有60多个国家和地区参加,执行了228项正式计划,其中包括我国提出的普里兹湾—艾默里冰架—冰穹A断面科学考察与研究计划(PANDA)。 我国围绕南极地区的全球变化问题和在地球系统中的特殊环境特征,展开了一系列对南极地区环境监测与关键过程的研究,取得了丰硕的成果。在与全球变化相关的极地冰雪环境变化监测方面,开展了东南极冰盖大断面综合调查,建立和完善冰盖现代过程监测系统,综合利用卫星遥感、地球物理探测、冰芯钻探与分析、数值模拟等手段,分析东南极冰盖收支变化和搬运分配机制,发展包含冰盖底部动力过程的冰盖演化模式与预测技术,开展冰盖物质平衡、冰盖运动、冰层结构、冰下地形和冰-岩界面环境调查与冰盖变化研究,为揭示冰盖对全球变化的响应与反馈、冰盖演化与未来趋势,以及南极大陆资源评估提供数据基础。 极地快速变化与我国的气候和环境变化息息相关,关乎国计民生、防灾减灾和国民经济的可持续性发展。随着北极变暖,北极冰盖在加速融化,北极航道在不远的未来将要开通,北极环境正在酝酿重大变化。这种变化对中国国家安全产生的影响是复杂的:北极冰盖融化将使中国恶劣天气增 多,导致更多自然灾害,影响中国的生态安全和粮食安全;但北极航道的开通将使中国的国际航运和外贸从中受益。北极环境变化事关全人类未来的生存和发展,也关系到中国的国家安全。因此,中国作为一个近北极国家,非常重视北极环境变化及其对全人类共同利益和中国国家安全的影响。 三、国内外发展状况比较 虽然我国的极地测绘工作为极地考察提供了有力的保障服务,为我国在极地政治、外交、科学研究、资源的和平利用和环境保护等国际事务中争得应有的地位发挥了重要作用,但是目前我国极地信息资源的分布较为零散,使用效率较低。如南北极科学考察数据库访问用户非常有限;冰冻圈数据库的重要数据对外分发共享不充分,资源利用效率不高;测绘基础空间数据库虽已建成,但更新与维护不够,与两极考察的旺盛需求还有较大差距。 因此,不可否认,与美、俄、英、日、澳等极地强国相比,我国的极地测绘还存在较大差距,这些差距严重制约着我国在新一轮极地资源与权益争夺中话语权与决策权的行使。 俄罗斯、美国、丹麦、挪威等国家争相宣示北极领土主权。即使是远离北极的日本,也希望在“北极委员会”获得观察员地位,以在“北极委员会”会议上提高自己的话语权。中国出于与全球变化相关的北极科学研究,一直对北极保持着极大关注,中国在北极的一举一动,也都受到外界的高度关注。 四、展望与建议 极地测绘是我国赢得未来发展主动权、占领新的制高点等重要国家战略的基础性、先行性工作。随着我国极地科考和研究水平的全面提升、极 地观测技术手段的不断更新,全面开展极地区域天文、海洋、大气、日地空间、生物生态和人体医学、地质与地球物理等领域的科学研究和技术攻关,必将对极地测绘的技术支撑和保障服务能力提出更高的要求。 实验室将建成我国极地冰雪环境变化研究的科技创新平台,深入开展“南北极环境综合考察及评估”专项研究,全面提升极地科考和研究水平。还将进一步凝练极地冰雪环境变化的科学问题、关键技术难题、明确研究方向,突出研究重点,产出高水平科研成果,促进极地海洋环境、冰雪环境、大气环境、气候等多学科的交叉融合和发展。 未来将培育和形成一支高水平的、创新能力强的研究队伍,培养出一大批综合素质高的交叉型创新人才,着力建设极地冰雪环境监测多传感器集成网络、极地冰雪环境数值模拟与仿真实验系统,为极地科学研究提供良好的科研条件,提高我国应对全球变化的能力,从而进一步提升我国的综合国力和国际地位。