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南极洲本文重定向自 南極洲

南极洲
本地图使用正投影、近极点方位。南极在接近中心位置,亦即经线会合处。 南极洲洲旗
面积1400万平方千米(冰覆盖区域:1372万平方千米;无冰区域:28万平方千米)
人口约5,000人(非永久居民)
时区无(即使用GMT),唯葛拉汉地(Graham Land)属于UTC-3
TLD.aq

南极洲(英语:Antarctica)是地球最南端的,位于南半球的南极区,是地理南极的所在地。南极洲大部分区域都在南极圈内,四周被南冰洋环绕。南极洲是世界上的第五大洲,其面积约为1400万平方千米,排在亚洲非洲北美洲南美洲之后,是大洋洲的两倍。除了南极半岛最北端的部分区域之外,全洲约98%的地方都被平均厚度1.9千米的冰层覆盖着。

南极洲是地球上最寒冷、干燥、多风的大洲,是唯一横跨所有经线的洲,也是平均海拔最高的大洲。它沿岸地区的年降水量仅有200毫米,内陆地区更少。一年中最寒冷季节南极洲的平均温度低至-63℃,最低温度可达-89.2℃。南极洲的本地物种有各类藻类细菌真菌植物(包括苔藓)、原生生物以及一些可以适应寒冷环境的动物,例如企鹅海豹线虫缓步动物等。南极洲没有永久居民,但每年居住在这里的科研人员有一千至五千人。

尽管很久之前已经有关于“未知的南方大陆”(拉丁语Terra Australis)的神话故事与臆想,但直至1820年,俄罗斯探险家米哈伊尔·拉扎列夫法比安·戈特利布·冯·别林斯高晋乘着沃斯托克号和平号英语Mirny (sloop-of-war)战船来到芬布尔冰架时,人类才第一次目睹它的真容。由于南极洲气候恶劣、资源缺乏以及地理孤立性,南极洲在十九世纪并没有引起人们的注目。

南极洲现在是法律意义上的共管领土,由南极条约体系成员国协商管辖。1959年,12个国家签署《南极条约》,随后有38个国家签署。该条约意在支持科学研究及保护南极生物地理分布区,并禁止在南极洲进行的一切军事活动、核爆炸试验以及处理放射物的行为。截至2016年,南极洲已建有135座常设科学考察站,陆续吸引四千多名来自世界各地的科学家到这里进行科学实验。

命名和辞源

在南极洲的阿德利企鹅

南极洲的英文名称“Antarctica”源自罗马化希腊语的阴性复合词“antarktiké”(希腊语:ἀνταρκτική),意指“北极的对面”。

大约在公元前350年,亚里士多德在自己的著作《天象论》里提及了“Antarctic region”(南极地区)。据说在公元二世纪,泰尔(今属黎巴嫩)的马利纳斯英语Marinus of Tyre在他的世界地图中用了这个名称。古罗马作家许癸努斯阿普列尤斯(公元1–2世纪)则使用了罗马化希腊语“polus antarcticus”描述南极。古法语词“pole antartike”(现代法语为“pôle antarctique”)在1270年被证实起源于此。该词的中古英语衍生词“pol antartik”(现代英语为“Antarctic Pole”)则首次出现在1391年杰弗里·乔叟编写的科技论文中。

在被赋予真正的地理意义之前,这些词语常被用于形容广义的南方。例如在十六世纪时法国在巴西设立的短期殖民地就被叫做“France Antarctique”,即“法属南部领地”。

1890年,苏格兰地图学家约翰·乔治·巴塞洛缪英语John George Bartholomew使“Antarctica”一词成为南极洲的正式的地理学术语。

地理

南极分层设色图英语Hypsometric tints

南极洲是地球上最南边的大陆,大部分位于南极圈内,四周被南冰洋包围,南冰洋之外是太平洋大西洋印度洋的南部,同时也位于世界洋的最南部。南极洲面积超过1400万平方千米,超过欧洲大约30%,为世界第五大洲。南极洲的海岸线长为17,968千米,其主要特征与冰的样貌密切相关,如下表所示:

南极洲海岸类型
类型 所占比率
冰棚 44%
冰墙 38%
冰流、注出冰川 13%
岩岸 5%
总计 100%

南极洲有98%的面积被冰盖所覆盖,冰的厚度平均至少1.6千米。南极洲拥有全世界大约90%的冰和70%的淡水,如果这些冰全部融化,那么海平面将上升约60米。在南极洲内陆,大部分地区的降水量非常小,年降水量仅有20mm。不过在少数蓝冰棚英语Blue ice (glacial)地区降水量少于蒸发量,使得当地的冰逐渐减少。而麦克默多干燥谷是极其干燥的地方,也是南极洲唯一没有冰雪覆盖的地方,呈现荒漠状。

地形

哈勒特角望向赫歇尔山海拔3335米)

南极洲边缘海有属于南太平洋的别林斯高晋海罗斯海阿蒙森海和属于南大西洋的威德尔海等。主要岛屿有奥克兰群岛布韦岛南设得兰群岛南奥克尼群岛阿德莱德岛亚历山大岛彼得一世岛南乔治亚岛爱德华王子群岛南桑威奇群岛

南极大陆的地形可分成两种:一种是由暴露于地表的岩石和冰组成的可见地形,一种是通过地震技术或遥感技术测知的冰下基岩地形。罗斯海威德尔海附近的横贯南极山脉把南极洲分为东部南极洲西部南极洲两部分,该山脉大致与格林尼治子午线平行,全长3000多千米。

南极大峡谷是世界上最大的峡谷,位于南极洲伊丽莎白公主地,长度约1000千米,某些地方的深度达1000米。

威德尔海以西和罗斯海以东的部分为西部南极洲;其余部分为东部南极洲,占整个南极的大部分。西部南极洲被西南极冰盖所覆盖。近几年人们十分关心西南极冰盖的情况,因为它不断崩塌会导致海平面上升。约10%的冰盖会化为冰流英语ice stream,并到海岸边形成冰棚。东部南极洲是印度洋和横贯南极山脉之间的部分,大部分位于东半球,由科茨地毛德皇后地恩德比地麦克罗伯特森地威尔克斯地维多利亚地组成。东部南极洲主要被东南极冰盖所覆盖。

文森山是南极洲最高的山峰,高度达到4892米,属于埃尔斯沃思山脉。南极洲拥有许多山峰,这些山峰位于南极洲大陆和周围岛屿之上。位于罗斯岛埃里珀斯山是世界最南边的活火山。另一个知名的火山位于欺骗岛,它因1970年火山爆发而被世人关注。另外,南极洲的其他休眠火山仍有重新活跃的可能。2004年,一个在南极半岛可能活跃的水下火山被美国加拿大科学家所发现。

南极洲山脉
名称 最高海拔 说明 地图
阿勒代斯山脉 2934米 南乔治亚和南桑威奇群岛 Antarctica.svg
腾格里山脉 1700米 利文斯顿岛
毛德王后山脉 4068米 属于横贯南极山脉的一部分,包括布什山脉英联邦山脉多明尼昂山脉哥德山脉赫伯特山脉奥拉夫王子山脉休斯山脉支持者山脉
阿德默勒尔蒂山脉 4165米 属于横贯南极山脉的一部分。
黑迈弗朗特山脉 2711米 毛德皇后地
彭萨科拉山脉 2150米 属于横贯南极山脉的一部分
萨尔韦森山脉 2330米 南乔治亚和南桑威奇群岛
埃尔斯沃思山脉 4892米 南极洲最高的山脉,最高峰文森山
甘布尔泽夫山脉 3500米 位于南极洲东部的冰穹A附近

水文水系

极昼期间,南极洲沿岸较为暖和的区域会有冰雪融化,融化的雪水汇集成一些涓涓细流。南极大陆上的最大河流是地处东南极洲怀特岩的奥尼克斯河。在大陆周围的岛屿上,夏季的冰雪水也能汇集成季节性时令溪流入海。无论在南极的哪一个地方,一到冬季,所有的河流就消失了。

南极大陆上有众多的湖泊,有淡水湖也有咸水湖(盐湖)。淡水湖分布于南极大陆的边缘。另一种咸水湖为南极大陆独有,例如维多利亚地赖特符中的万塔湖泰勒谷中的邦尼湖。其特点是湖水上淡下咸,湖表冻结着一层2~3米厚的冰,湖水含盐量随深度的增加而增加,形成分层次现象,底层水的含盐量比表层水高约10倍;湖水温度也随深度的增加而升高,在年平均气温零下20度的环境中,湖底水温仍高达25℃。

东南极大陆冰盖下面约有70个大型的冰下湖泊,总面积估测14000平方千米,而且构成了完整的淡水生态系统。1966年,人们在俄国沃斯托克站下发现了沃斯托克湖(东方湖),面积约8000平方千米,冰盖厚度是4千米。它是目前发现的最大的冰下湖泊英语subglacial lake。人们曾经认为这些湖泊已经被冰封住了五十万至一百万年。然而,最新的研究表明,每隔一段时间就会有大量的水在不同湖泊之间流动。根据水线上400米钻取的冰芯英语ice core的证据表明,沃斯托克湖湖水中可能有微生物存在。冻结的湖面与木卫二性质相似,如果此湖泊里有生命现象,说明木卫二上也可能有生命存在。2008年2月7日,NASA的团队到温特塞湖展开研究,试图寻找生存在高碱性水中的嗜碱生物,如果能找到这些生物,将为地外生物能否生存在极端寒冷且富含甲烷的环境中提供证据。其后的研究结果亦表明那里的确存在一些新的品种,如菌株UL7-96mG。

气候

坐落于横贯南极山脉弗里克塞尔湖蓝冰覆盖着。弗里克塞尔湖的冰川是由来自加拿大冰川和其它小冰川的冰川融水汇聚之后凝固形成的。
十二月的沿海地区看起来很温和

南极洲是地球上最寒冷的大洲,年平均气温−25 °C(−13.0 °F),内陆冬季的温度可达−80 °C(−112 °F)以下,沿海地区夏季的温度约为5 °C(41 °F)至15 °C(59 °F)。1983年7月21日,前苏联在南极洲设立的沃斯托克站曾测得−89.2 °C(−128.6 °F)的低温。这是人类有气象记录以来在地面观测站记录到的最低气温。这个温度比干冰在一个大气压下发生升华的温度(−78.5 °C(−109.3 °F))还低。而卫星观测结果表明南极冬季最低气温的极值可能比这一记录值更低。南极洲是降雨量极少的冰冻荒漠,全洲年平均降水量小于200毫米。

冰穹C的雪面和南极大陆其它地方的雪面差不多。

受到高原地形的影响,南极大陆边缘常遭受南极高原刮来的强烈下降风侵袭,大陆内部则往往没有大风出现。终年不断的下降风使得湿热气流很少进入南极内陆,这造成大陆中央寒冷且干燥,沿海地区则相对温和湿润:南极内陆地区年平均温度为−40 °C(−40 °F)至−50 °C(−58 °F),年降水量仅30毫米左右,但极点附近几乎无降水;沿海地区的年平均温度为−17 °C(1 °F)至−20 °C(−4 °F),且时常降下大雪,年降水量可以达到500毫米左右,而且曾有48小时内降雪1.22米的纪录。此外,由于南极洲东部海拔高,气候较西部冷得多。

有三个因素导致了南极洲比北极地区还要寒冷:第一,南极大部分地区海拔高度都在3000米以上,而整个北极地区几乎都处于海平面附近;第二,北极地区大部分是北冰洋,而南极地区大部分都是陆地。由于陆地比热小,升温和降温都比较快,南极在夜间降温更快;第三,地球在7月份的时候达到远日点,在1月份的时候达到近日点,日地距离的变化使南极处于冬季时接受到的辐射相较北极处于冬季时更少。其中前两者为主要原因,后者为次要原因。

南极大陆全年皆为冰雪所覆盖,这导致南极地区的反照率非常高。由于雪面几乎反射了全部的紫外线晒伤白内障是身处南极时常见的健康问题。南极地处高纬,具有长期的极昼极夜,这对生活在其它地方的人们是相当陌生的。在夏天晴朗的日子里,由于南极大陆全天24小时都有日照,日平均太阳辐射功率密度比赤道地区还大。南极附近的夜空中有时候会出现南极光。在南极的地面附近有时会看到一种由微小冰晶形成的云。这种云被称为“钻石尘”,是南极的一个独特的景观。由于“钻石尘”只在晴朗或接近晴朗的天气才会产生,有时它也被称为“晴空降水”。此外,在南极也可观察到幻日现象。

南极气候平均数据
月份 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 全年
历史最高温​℃(℉) −14
(7)
−20
(−4)
−26
(−15)
−27
(−17)
−30
(−22)
−31
(−24)
−33
(−27)
−32
(−26)
−29
(−20)
−29
(−20)
−18
(0)
−12.3
(9.9)
−12.3
(9.9)
平均高温​℃(℉) −25.9
(−14.6)
−38.1
(−36.6)
−50.3
(−58.5)
−54.2
(−65.6)
−53.9
(−65)
−54.4
(−65.9)
−55.9
(−68.6)
−55.6
(−68.1)
−55.1
(−67.2)
−48.4
(−55.1)
−36.9
(−34.4)
−26.5
(−15.7)
−46.3
(−51.3)
平均低温​℃(℉) −29.4
(−20.9)
−42.7
(−44.9)
−57.0
(−70.6)
−61.2
(−78.2)
−61.7
(−79.1)
−61.2
(−78.2)
−62.8
(−81)
−62.5
(−80.5)
−62.4
(−80.3)
−53.8
(−64.8)
−40.4
(−40.7)
−29.3
(−20.7)
−52.0
(−61.6)
历史最低温​℃(℉) −41
(−42)
−57
(−71)
−71
(−96)
−75
(−103)
−78
(−108)
−82
(−116)
−80
(−112)
−77
(−107)
−79
(−110)
−71
(−96)
−55
(−67)
−38
(−36)
−82.8
(−117)
每月平均日照时数 558 480 217 0 0 0 0 0 60 434 600 589 2,938
来源 #1:
来源 #2:Cool Antarctica

生物

一只南极帝企鹅(学名:Aptenodytes forsteri)跳出水面。

动物

只有少数的陆栖脊椎动物生活在南极洲。无脊椎动物大多是些微生物,包括线虫动物缓步动物轮形动物磷虾弹尾目类(如南极甲螨)。南极洲特产的南极蠓,是一种没有飞行能力的蠓类,其体型可达6毫米,是南极洲体型最大纯陆栖生物。在南极洲繁殖的鸟类只有三种,雪鹱是其中之一。

很多海洋动物都直接或间接地依靠浮游植物生存,其中包括企鹅蓝鲸虎鲸大王酸浆鱿海狗。聚集成大群的南极磷虾以浮游生物为食,是南冰洋生态系统关键物种,也是鲸鱼、海豹、豹海豹、海狗、乌贼银鱼、企鹅、信天翁和其他许多鸟类重要的食物。

企鹅是南极地区的代表性物种,常见的企鹅种类包含皇帝企鹅国王企鹅阿德利企鹅南极企鹅巴布亚企鹅跳岩企鹅的眼周有一圈浓密的毛,这使得它们显得更为独特。除了跳岩企鹅主要聚集在南极外部的福克兰群岛以外,大部分企鹅都在南极洲繁殖。其中皇帝企鹅是唯一一种在南极洲的冬天进行繁殖的企鹅,而阿德利企鹅则在比其他企鹅更靠南的地方繁殖。

南极附近海域生活有多种水生哺乳动物,例如,在18至19世纪间,南极毛皮海狮因其皮毛而遭受了来自美国和英国海豹猎杀者的大规模猎杀;威德尔海豹以到威德尔海远征的队伍的指挥官詹姆斯·威德尔爵士的名字命名;食蟹海豹生活于南极附近海域,以常见于嘴边的黄色污渍得名。

国际极地年期间,大约500名研究人员参与了一项海洋生物普查,其结果于2010年公布。这项研究是全球海洋生物普查英语Census of Marine Life(Census of Marine Life,缩写CoML)的一部分,其中的很多发现都值得关注。研究结果表明超过235种海洋生物在两极地区都有分布,这已经跨越了12,000千米(南极至北极的距离)。部分鸟类和大型动物如鲸类每年都会在两极之间往返。出人意料的是,一些小型生物如海参和自由游动的蜗牛在南北两极也都有分布。据推测,原因可能是深海区域两极与赤道的温差不大,基本小于5℃,而且洋流系统像一个海洋传送带那样把生物的卵和幼虫输送到各个地方。

植物

南极洲的气候使得植被无法大量形成。环境寒冷、土壤质量差、缺乏水分和阳光不足的限制条件抑制了植物的生长。这导致植物多样性非常低,而且分布极为有限。南极洲有七百多种藻类,绝大多数是浮游植物。到了夏季,在海岸边多种颜色的极地雪藻硅藻种类更加丰富。大陆上的植物相大部分是由苔藓植物组成的。南极洲有大约100种苔藓植物和25种地钱。但是,南极大陆只发现3种被子植物,它们分别是南极发草英语Deschampsia antarctica南极漆姑草英语Colobanthus quitensis和非本地生的早熟禾。植物的生长被限制在夏天的几个星期。

其他生物

真菌
南极乔治王岛的西瓜雪

南极洲已发现大约1,150种真菌,其中大约750种是非地衣型的真菌,400种是地衣型的真菌。由于它们是在极端条件下进化,所以有些品种是穴生的,并且在麦克默多干燥谷和周围的山脊形成了的形态特别的岩石。真菌简单的形态,和几乎不能辨别清楚的结构,使得它们的新陈代谢系统和酶在很低的气温下仍然保持活性,再加上缩短了的生命周期,使得它们特别适合在像麦克默多干燥谷那样苛刻的环境中生存。它们的厚细胞壁和强烈的黑色素使得它们具有对紫外线的抵抗力。藻类和蓝绿藻植物也具有以上的特征,这表示他们能够适应南极洲的环境。有人以此推测,如果生命曾经在火星上出现,那么它的构造可能类似于南极真菌(例如Cryptomyces minteri英语Cryptomyces minteri(一种丝菌英语Cryptomyces))。此外有些真菌是南极洲独有的,例如某些粪栖物种。在物种的发展过程中,它们必须通过进化来应对双重挑战:在粪便中生长时适应极度寒冷的环境、进入温血动物的肠道以保证生存。

细菌
泰勒冰川,红色的液体形成了血瀑布,而液体呈红色是因为富含铁氧化物

人们已经发现在极寒冷又黑暗的冰下800米深处有细菌生存。

生态保护

1992年,在俄罗斯别林斯高晋站倾倒废物,其中包含老旧车辆。自1998年环境保护议定书生效后,在南极倾倒废物等破坏环境的行为已被禁止。

1998年,与环境保护有关的《南极条约》(又称《环保协议》或《马德里议定书》)生效,这是保护和管理南极洲生物多样性的主要手法。环境保护委员会就南极环境保护问题提出了《南极条约》协商会议。该委员会的主要关注点之一是关注意外引入的外来物种对南极洲原有生态所造成的风险。

美国在1978年通过的《南极洲保护法英语Antarctic Conservation Act》对在南极洲的活动带来了一些限制。向南极洲引入外来植物或动物将会受到刑事处罚,如同捕捉任何南极洲的本地物种一样。由于有人过度捕捉在南极生态系统中发挥很大作用的磷虾,政府官员制定了相关的渔业法规。由南极海洋生物资源养护委员会(the Conservation of Antarctic Marine Living Resources,CCAMLR)所制定并于1980年生效的条约,要求所有南冰洋渔民考虑自身行动对整个南极生态系统的潜在影响。但即使落实了这些新法案,缺乏监管和不合法规的捕渔行为仍然是一个严重问题,尤其是对小鳞犬牙南极鱼(在美国作为智利鲈鱼出售)的捕捉行为。齿鱼的非法捕鱼量一直在增加,在2000年估计捕鱼量已达32,000吨(35,300美吨)。

2016年10月,南极海洋生物资源养护委员会成员国同意在南极设立面积达155万平方千米的海洋保护区,其中112万平方千米将禁止捕鱼,有望成为截至当时全世界最大的海洋保护区。

地质

南极大陆的岩床地形是了解冰盖动态运动的关键。
南极洲冰盖底层岩床下的地形水深
上图展现出了南极洲冰盖下的地貌形态。在左侧的图例中,蓝色的部分代表位于海平面以下的大陆,其它颜色则表示高于海平面的部分。相邻颜色间的高度差是760米。图片上的高度未修正南极冰盖融化可能带来的海平面上升和地壳均衡回弹英语isostatic rebound所产生的影响。
在移除冰盖、修正地壳均衡回弹和海平面上升影响之后的南极洲地形图。因此,该图表示了三千五百万年前地球足够温暖以至于不会产生大规模冰盖时候南极洲的样子。

地质学历史和古生物学

一亿七千多万年前,南极洲是冈瓦那超大陆的一部分。随着时间的推移,冈瓦那超大陆随着板块运动逐渐解体。现在所称的南极洲形成于2500万年前。南极洲并不总是寒冷干燥,千里冰封。在一段时期内,南极洲的位置比现在偏北许多,因此也曾具有热带和温带气候,而且也是很多古生物的栖息地。

古生代(5.4亿年–2.5亿年前)

寒武纪时期的冈瓦那超大陆气候温和。当时西部南极洲有一部分处于北半球,大量的砂岩石灰岩页岩也在此时期沉积。东部南极洲则位于赤道——孕育了无脊椎动物三叶虫的海床的所在区域。从4.16亿年前的泥盆纪开始,冈瓦那超大陆漂移到了更往南的地方,气候也逐渐变冷,不过化石证明当时陆地上仍有植物生长。在此期间,大量的淤泥沉积在现今的埃尔斯沃思山脉霍利克山脉彭萨科拉山脉。冈瓦那超大陆的冰期始于3.6亿年前的泥盆纪末期,那时超大陆的中心已到达到南极点,气候更为寒冷,但此时大陆上仍有植物群二叠纪时期,陆地上的植物以种子植物为主,如舌羊齿属植物(一种长在沼泽里的种子蕨)。随着时间推移,这些湿地变成了横贯南极山脉下的煤层。二叠纪末期,冈瓦那超大陆的大部分地区因为气候的持续转暖而变得燥热。

中生代(2.5亿年–6600万年前)

气候的持续转暖导致极地冰盖融化,冈瓦那超大陆的大部分区域成为沙漠。这时东部南极洲出现了许多种子蕨,并有大量砂岩和页岩沉积。三叠纪早期,类似哺乳类的合弓纲动物在南极洲很常见,这当中也包括了水龙兽南极半岛侏罗纪(2.06–1.46亿年前)时开始形成,周围岛屿也开始浮出海面。银杏松柏本勒苏铁木贼真蕨苏铁在此时期都相当繁茂。针叶林占据西部南极洲的时期长达整个白垩纪(1.46–0.66亿年前)。此外南青冈科植物在白垩纪末期也越来越繁盛,菊石在南极洲周围海域也很常见。南极洲上面也有恐龙,但目前只发现三个冰脊龙属冰河龙属南极甲龙属)。此外,冈瓦那超大陆是从这个时代开始分裂的。

然而,部分迹象表明,白垩纪时期的南极洲依旧存在海洋性冰川运动。

冈瓦那大陆解体(1.6亿年–2300万年前)

由于大陆扩张,原本在赤道与极地间运行的沿经线方向的洋流,开始转变为沿纬线方向流动。这一变化使得洋流功能从原本的有利于赤道与极地间的热量交换,开始转变为保持甚至加大二者之间的温差。伴随着这一变化,南极大陆开始逐渐变冷。

在侏罗纪期间(距今约1.6亿年),非洲大陆从南极大陆中分离;随后在白垩纪期间(距今约1.25亿年),印度次大陆也脱离南极大陆。直到距今约6600万年的白垩纪末期,南极洲(当时尚与澳大利亚相连)仍具有亚热带的气候类型和植被特点,有袋类动物群也分布于其上。进入新生代后,在距今约4000万年前的始新世,澳大利亚-新几内亚与南极洲相分离。这一变化导致沿纬线方向运行的洋流将澳大利亚与南极大陆分隔开来,南极洲的气温进一步受到影响,冰层开始出现。同时,在距今约3400万年前的始新世-渐新世灭绝事件英语Eocene–Oligocene extinction event中,温室气体二氧化碳的含量也降至760 ppm,低于较早地质年代中超过1000 ppm的水准。

距今约2300万年前,南极洲与南美洲之间的德雷克海峡终于完全分离,这导致了南极绕极流的形成。这股强烈的沿纬线方向运行的海流最终将南极洲与低纬度温暖的海水完全分隔开来。模型显示,同期大气中二氧化碳含量的进一步下降也对南极大陆的气温产生了明显影响。由此,南极大陆的冰层覆盖面积开始扩大,原有的森林渐渐为冰盖所取代。

新近纪(2300万年前–5万年前)

自约1500万年前,南极大陆大部分地区已经被冰覆盖。

梅尔沙漠生物相

天狼星地层组中的梅尔沙漠植物群留有南青冈科植物的化石,表明多明尼昂山脉迟至300至400万年前(上新世中晚期)仍有间歇性的暖化期,使得南青冈科植物仍然能留存在山脉上。更新世之后,冰河期再度袭卷整个南极大陆,并导致所有主要的植物灭绝。

现状

NASA拍摄的南极洲正投影图像。

南极洲表面覆盖了厚厚的冰层,但长期以来关于南极洲的地质学研究几乎是空白。然而,目前这一情况已经有了较大的改观,通过透地雷达卫星影像遥感技术,南极洲冰下的结构被人们逐步揭示出来。

从地质学角度来讲,西部南极洲很像是南美洲的安第斯山脉南极半岛古生代晚期和中生代早期的抬升和海床沉积物变质作用英语metamorphism形成。这种沉积物隆起伴随着火成侵入火山活动。在西部南极洲地区,最常见的岩石是侏罗纪时期形成的安山岩流纹岩这两种火山岩。在玛丽·伯德地亚历山大一世岛一带同样发现了火山喷发的证据,这样的喷发甚至一直持续到南极冰盖形成以后。埃尔斯沃思山脉则是西部南极洲地质结构唯一反常的地区,这里的地层情况与东部南极洲更为接近。

东部南极洲的地质结构更加多样化。对前寒武纪地质进行测定,发现一些岩石形成于30多亿年前,这些岩石主要是变质岩火成岩,它们构成了这块区域地盾的基底。在这层基底之上是各种岩石,比如砂岩灰岩、以及形成于泥盆纪和侏罗纪时期的构成横贯南极山脉页岩等,而且有煤层存在。在临海地区,如沙克尔顿山脉维多利亚地也出现了一些断层

矿产资源

南极大陆已探明的矿产资源主要是。最早的记录是弗兰克·怀尔德英语Frank Wild尼姆罗德探险期间在比尔德摩尔冰川附近发现煤的存在。现在人们已经知道低级煤在横贯南极山脉中有着非常广的分布。南极洲主要的矿产资源大多分布在近海地区。铁矿是南极大陆所发现的储量最大的矿产,主要位于东南极洲查尔斯王子山脉。其铁矿蕴藏量,初步估算可供全世界开发利用200年。除铁和煤之外,还有南极半岛的铜、钼以及少量的金、银、铬、镍和钴;南极横贯山脉地区的铜、铅、锌、银、锡和金;东南极洲的铜、银、锡、锰、钛和铀等有色金属等已发现的矿床、矿点100多处。南极洲的石油储存量约500亿~1000亿桶,天然气储量约为30000亿~50000亿立方米,主要分布在罗斯海威德尔海别林斯高晋海以及南极大陆架

对于这些矿产资源,南极条约环境保护议定书禁止开采科学研究除外),有效期从1998年起计50年,但无交代50年有效期完了后又怎样。

人口

一些国家在南极洲设置了常驻研究站。在冬季,位于南极洲大陆及附近岛屿从事科学研究或其他相关工作的人员约有1,000人,到了夏季人数则是5,000左右,因此南极洲的人口密度在冬季和夏季分别是每百万平方千米70人和350人。许多研究站全年有人驻守,在南极过冬的人员通常都是执行持续一整年的任务。2004年,俄罗斯的别林斯高晋站设立了一座俄罗斯正教会三一教堂英语Trinity Church (Antarctica),每年会有一两位司祭轮流驻守。

洛克罗伊港英语Port Lockroy博物馆

最早在南极洲附近(南极幅合带以南)半永久居住的人是从1786年起在南乔治亚和南桑威奇群岛驻留一年以上的英国和美国的海豹猎人。在捕鲸时期,夏季岛上人数超过一千(有时甚至超过两千),冬季则是200左右,直到1966年才结束。在捕鲸猎人中挪威人占大多数,而英国人也逐渐增多。他们的居住地包括古利德维肯利斯港英语Leith Harbour爱德华国王角斯特罗姆内斯胡斯维克英语Husvik奥拉夫王子港海洋港戈德苏尔湾。捕鲸站的主管及资深人员经常和家人同住,其中包括葛利特维根基地的创始人卡尔·安东·拉森船长。他是著名的挪威捕鲸人及采险家,在1910年与家人一同获得英国公民身份。

第一个在南极幅合带出生的人是挪威女婴佐尔法伊格·雅各布森·贡布约尔格英语Solveig Gunbjørg Jacobsen。她于1913年10月8日在葛利特维根出生,并由南乔治亚和南桑威奇群岛的官员为她登记出生。她的父亲是捕鲸站的副主管弗里达特约夫·雅各布森,母亲是克拉拉·奥莱特·雅各布森。雅各布森在1904年来到该岛,并在1914年至1921年期间担任葛利特维根的主管,他有两个孩子在该岛出生。

埃米利奥·马科·斯帕尔马英语Emilio Marcos Palma则是第一位出生在南纬60度线南极条约体系中订定的南极洲边界)以南的人,也是第一个出生在南极大陆的人。1978年,他在位于南极半岛顶点的埃斯佩兰萨站出生。他的父母和另外七个家庭由阿根廷到达南极,其目的是确定南极是否适合居住。1984年,胡安·巴勃罗·卡马乔(Juan Pablo Camacho)在爱德华多·弗雷·蒙塔尔瓦总统基地出生,成为第一位在南极洲出生的智利人。现在,南极洲已有几个基地拥有带小孩的家庭,这些小孩在研究站内设立的学校上学。截至2009年,已有11个小孩在南极洲出生(南纬60度线以南),其中八人出生在阿根廷的埃斯佩兰萨基地,另外三人出生在智利的弗雷蒙塔尔瓦基地。

政治

自2002年以来南极条约的徽章。
29个国家南极计划共同支持在南极洲的科研(2009年)

一些国家声称在南极洲的某些地区拥有主权,其中有些国家互相承认对方的主张,但这些领土主张的有效性并不受普遍承认。

1959年,苏联英国阿根廷智利澳大利亚美国等12个国家签订了《南极条约》,该条约及一系列相关协议被称作南极条约体系。条约规定:南极洲包括南纬60°以南的一切陆地和冰架;在上述范围内,可以进行科学研究和环境保护,禁止任何军事行为。此条约是冷战时期第一个进行军备控制的条约。自签订以来,一切主权声索均被搁置。虽然如此,2015年时,挪威仍然宣布将毛德皇后地与南极点之间的地区并入辖区。

1983年,南极条约诸缔约国协商规范南极洲的采矿业。以绿色和平(在罗斯海地区建有世界公园站英语World Park Base,每年都会进行探险以评估人类对南极洲环境的影响。)为首的一些国际组织联手公开施压,要求禁止在南极洲进行矿业开采。1988年,《南极矿物资源活动管理公约》(CRAMRA)正式通过。然而次年便因澳大利亚和法国声称不予认可而陷入尴尬境地。两国转而提出一个综合框架,以确保南极环境问题得到协商。《关于环境保护的南极条约议定书》(即《马德里议定书》)为其他国家所效仿,并于1998年1月14日正式生效。《马德里议定书》禁止在南极洲的一切开采行为,将南极洲定位成一个“致力于和平和科学的自然保护区”。

英国皇家海军坚忍号是英国皇家海军英属南极领地使用的巡逻艇

《南极条约》禁止任何南极洲军事活动,包括设立军事基地防御工事、进行军事演习、测试军备等。军人或军备只允许为了科学研究或其他和平的目的进入南极洲。唯一一次有记载的南极洲陆上军事演习是阿根廷军队九十行动英语Operación 90

美军设有南极洲服务奖章,授奖对象是在南极洲服役的军人或平民。此奖章设有“越冬横杠”,颁发给整个冬季期间留在南极洲的人员。

领土争端

年份 国家 领土 范围 图示
1908年  英国  英属南极领地 20°W至82°W Antarctica, United Kingdom territorial claim.svg
1923年  新西兰 新西兰 罗斯属地 150°W至160°E Antarctica, New Zealand territorial claim.svg
1924年  法国 法属南部和南极领地 阿黛利地 142°2'E至136°11'E Antarctica, France territorial claim.svg
1929年  挪威 挪威 彼得一世岛 68°50′S 90°35′W / 68.833°S 90.583°W / -68.833; -90.583 (Peter I Island) Antarctica Peter I Island.png
1933年  澳大利亚 澳大利亚 澳大利亚南极领地 160°E至142°2'E和
136°11'E至44°38'E
Antarctica, Australia territorial claim.svg
1939年  挪威 挪威 毛德皇后地 44°38'E至20°W Queen Maud Land in Antarctica.svg
1940年  智利 南极智利省 智利南极领地 53°W至90°W Antarctica, Chile territorial claim.svg
1943年  阿根廷  阿根廷属南极地区 25°W至74°W Antarctica, Argentina territorial claim.svg
无争端地区
玛丽·伯德地
90°W至150°W
(不含彼得一世岛
Antarctica, unclaimed.svg

阿根廷英国智利在南极的领土主张构成重叠,引起了领土争端。2012年12月18日,英国外交及联邦事务部将一片尚未命名的土地命名为伊利沙伯女皇地,以作为伊丽莎白二世钻禧的贡品。2012年12月22日,阿根廷政府传召英国驻阿根廷大使约翰·弗里曼英语John Freeman (diplomat)抗议该领土主张。不过,阿根廷和英国之间的关系英语Argentina–United Kingdom relations早已因两国对福克兰群岛的主权争议而破裂,而且当时正值福克兰战争三十周年。

澳大利亚新西兰从英国独立前,上述澳大利亚的声称领土新西兰的声称领土均为英国的领土。英国澳大利亚新西兰法国挪威均互相认可对方的领土主张。目前,澳大利亚在南极洲的声称领土是当中面积最大的一幅。

其他《南极条约》的成员国亦对南极洲的土地有兴趣,但该条约并不允许这些国家在条约生效时提出领土主张。

  •  巴西指定了“有兴趣的区域”,但这不是正式的领土声请。
  •  秘鲁已正式保留提出领土声请的权利。
  •  俄罗斯继承了苏联依据原来的《南极条约》而提出领土声请的权利。
  •  南非已正式保留提出领土声请的权利。
  •  美国保留依据原来的《南极条约》而提出领土声请的权利。

经济

061212-nordkapp.jpg

目前南极洲的经济活动只有离岸的捕鱼业和小规模的旅游业,但上述两项活动均在南极洲外围进行。 1998年7月1日至1999年6月30日期间,南极洲的捕鱼量达到了119,898吨。然而,非法捕鱼量比受监管的合法捕鱼量多五至六倍。在1998年间法国及澳大利亚至少充公8只用于非法捕鱼的捕鱼船。2000至2001年间,在南极洲海域的捕鱼量达到了112,934吨。

虽然发现煤炭烃类等矿藏,但其储藏量并未达到值得商业开采的程度。另外,在1991年签署、1998年正式生效的南极条约环境保护议定书限制了各国对南极洲矿产资源开采。此协定禁止除科学研究外的一切资源开采活动,并将在2048年重新审阅此协定。因此,南极洲的主要经济活动为捕鱼及离岸渔业贸易

南极洲自1957年起开始发展小规模的“探险旅游”,虽然这类旅游亦受南极条约议定书所限制,但实际上是由国际南极旅游组织协会(IAATO)进行自我规管。虽然并非所有开往南极洲的旅游船只都属于IAATO成员,但是95%的南极洲旅游活动都是由IAATO成员组织的。大部分旅游活动是乘小型或中型船前往南极洲,并主要前往一些较易抵达、为独特野生动物的集中地的特定景点。据IAATO统计,2015年至2016年间总共有38,478名游客赴南极旅游。

目前有人对游客大量涌入可能对环境及生态系统产生的有害影响感到担忧。一些环保人士和科学家呼吁针对旅游规模和旅游设施制定更为严格的规定。针对这一点,南极条约议定书缔约方的主要回应是由其环境保护委员会与IAATO进行合作,共同对登陆点进行约束,并且限制或关闭一些访问频繁的旅游景点。另外,南极不着陆观光航班在1979年发生导致机上257人全部遇难的新西兰航空901号班机空难前一直由澳大利亚及新西兰运营,航班其后停飞。20世纪90年代中期,澳大利亚航空恢复了从澳大利亚到南极洲的商业观光航班。

目前约30个国家在南极洲建立了约70座科学考察站,其中包括40座全年性或永久性科考站以及30座季节性(夏季)科考站。在夏季,这些科考站大约有4000人居住,而冬季有大约有1000人居住。

ISO 3166-1 alpha-2中,“AQ”代号被分配给南极洲整个大陆,并且不考虑该地点的具体管辖权。但国际电话区号以及货币的使用则根据居住点的行政管理国家的不同而异。另外,有一种货币叫做“南极元英语Antarctican dollar”,但它并不是法定货币,而是一种在美国、加拿大销售的纪念品。

探索研究

历史

在1904年2月竖立的十字架,以纪念死于附近的英国探险队员乔治·文斯。

南极洲既没有原住民,也没有永久居民,而且目前尚无证据表明在19世纪之前有人类发现南极洲。不过,在公元1世纪时,托勒密提出,地球是有对称性的。自那时起,人们就相信在遥远的南方有一片“未知的大陆”存在,以平衡北方欧洲、亚洲和非洲北部等北方大陆。直到17世纪晚期,探险家们发现南美洲大洋洲并非是传说中的“南极大陆”的一部分。当时的地理学家相信南方存在一块比现今的南极洲大的多的大陆。

“Terra Australis”(南方大陆)一词并未用于指代南极洲,而是成为了澳大利亚的代称。其原因是当时人们错误地认为在澳大利亚南边不会再有大陆。探险家马修·福林达斯亦推广了用“Terra Australis”命名澳大利亚的做法。他在自己的《南方大陆之行英语A Voyage to Terra Australis》(英语:A Voyage to Terra Australis)的引言中这样解释书名:

我们已经不可能在更南的地方发现这种面积的独立的大陆了。鉴于这个国家在地理上的重要性以及在地球上的位置,“Terra Australis”(南方大陆)这个名字是贴切的:它有历史,而且和声称发现这块大陆的两个国家都没关系,不像其他可选择的名字一样会招来反对。所以推荐使用这个名字。

但是,欧洲人制作的地图中继续标示著这块假想的大陆,直到詹姆斯·库克的船HMS决心号英语HMS Resolution (1771)HMS奋进号英语HMS Adventure (1771)在1773年1月、12月和1774年1月三度穿越南极圈。在1773年1月的那次穿越中,库克在冰面退却之前来到了离南极沿岸约120千米的地方。但是,1820年才有三个人真正成为史上第一次看到南极洲或它的冰架的人。根据相关组织(国家科学基金会美国国家航空航天局圣地亚哥加利福尼亚大学及其他资料来源)的说法,有三名男子在1820年看到南极洲或它的冰架,分别是:冯·别林斯高晋俄罗斯帝国海军的军官)、爱德华·费尔德英语Edward Bransfield英国皇家海军的队长)和塔尼尔·帕尔默英语Nathaniel Palmer(家乡为康涅秋格州的斯托宁顿英语Stonington, Connecticut捕猎海豹者)。由冯·别林斯高晋及拉扎列夫在东方号(Vostok)及米尔内号(Mirny)两艘船上带领的考察队到达了离毛德皇后地32千米的地方,并记录了在69°21′28″S 2°14′50″W / 69.35778°S 2.24722°W / -69.35778; -2.24722所看到的一片冰架,那片冰架后来被称为芬布尔冰架。他们比布兰斯菲尔德早十天、比帕尔默早十个月目睹南极大陆。而第一个踏上南极大陆的人则是美国海豹捕猎者约翰·戴维斯英语John Davis (sealer),据称他在1821年2月7日于西部南极洲临近查尔斯角的休斯湾登陆。不过有些历史学家不同意这个说法。首次能确认的登陆记录产生于1895年,登陆地点为阿代尔角。

猎人探险队南极小队:(左起)威尔德英语Frank Wild沙克尔顿马歇尔英语Eric Marshall亚当斯英语Jameson Adams
1911年,罗尔德·亚孟森和他的船员们注视着挪威国旗

儒勒·迪蒙·迪维尔船队在1837年至1840年的远征期间,一些成员在经过两天在巴雷尼群岛的探索后,于1840年1月22日在迪穆兰群岛最高的小岛登陆,所登陆的小岛阿黛利地岸边离测地角约4千米,他们在岛上采集了一些矿物质、藻类和动物标本。

美国探索远征队英语United States Exploring Expedition(又称“Ex. Ex.”或“威尔克斯探险队”)在1838至1842年间执行探索任务。1839年12月,部分队员接到美国海军命令,被要求在澳大利亚悉尼起锚,航行前往南冰洋。他们于1840年1月25日回报称发现了巴雷尼群岛以西的一块南极大陆,并取名“威尔克斯地”,该名沿用至今。

1841年,探险家詹姆斯·克拉克·罗斯穿越了现在被称为罗斯海的海湾并发现了罗斯岛,罗斯海和罗斯岛卡宴他而命名。他经过了一个巨大的冰墙,该冰墙后来被命名为罗斯冰架。而埃里珀斯火山(Mount Erebus)和特罗尔山(Mount Terror)分别取名自幽冥号英语HMS Erebus (1826)惊恐号英语HMS Terror (1813)麦卡托·库柏英语Mercator Cooper则于1856年1月26日登陆东部南极洲

1907年,在欧内斯特·沙克尔顿率领猎人号进行探索的时候,由叶吉沃兹·大卫英语Edgeworth David领军的小队完成了人类历史上首次攀爬埃里珀斯火山并抵达地磁南极的任务,归程则由道格拉斯·莫森领导。他在任务完成后又担任了其他探险队的领袖,直到1931年退休。此外,沙克尔顿和三名远征队的队员在1908年12月至1909年2月期间达成了人类史上的数个“第一次”:第一次到达罗斯冰架、第一次横越横贯南极山脉(经由比尔德摩尔冰川),以及第一次踏上南极高原。由挪威极地探险家阿蒙森带领的一支南极探险队乘坐前进号进发,于1911年12月14日成为了最早到达南极点的探险者。他们经由鲸湾走到阿塞尔海伯格冰川。一个月之后,斯科特的远征队才到达南极点。

在1930至1940年间,理查德·伊夫林·伯德英语Richard E. Byrd领导了几次前往南极洲的飞行行动。他相信,不久后人们就会在南极洲实施机械化的陆路交通运输英语Transport in Antarctica并进行广泛的地质和生物研究。然而,之后一段时间并没有任何人再次踏上南极。1956年10月31日,由海军少将乔治·达范克英语George J. Dufek带领的一队美国海军小队成功在南极洲降落。

新西兰大卫·亨利·刘易斯英语David Henry Lewis是第一个独自抵达南极洲的人。他于1972年乘着一艘名为冰鸟号的10米长钢制单桅帆船登陆。

目前,世界上有20个国家在南极洲建立了150多个科学考察基地。

科考站

阿蒙森-斯科特南极站满月及长达25秒的曝光时间使得相机能够充分曝光。照片中最左边的考察站、中间的发电站以及右下方的机械车库清晰可见,而背景中的绿色光是极光

每年有来自28个国家的科学家在南极进行一系列实验,这些实验无法在其他环境进行。夏季有超过4000名科学家在科学考察站英语research station中开展研究,到了冬天,人数减少至略多于1000名。麦克默多站是南极洲最大的考察站,能够同时容纳超过1000名科学家、访客及游客。

研究者包括生物学家、地质学家、海洋学家、物理学家、天文学家、冰川学家以及气象学家:地质学家主要研究板块构造论、来自外太空的陨石以及与冈瓦那大陆解体有关的地质研究资料;冰川学家则集中于研究浮冰、季节性积冰川冰盖的历史及其动力学;生物学家除了研究野生动物外,也研究恶劣温度环境与人类的出现对各种野生生物的适应及生存策略的影响;医生研究极端温度下病毒的传播与人体的反应;在阿蒙森-史考特南极站的天体物理学家则研究天球以及宇宙微波背景辐射。由于高海拔地区大气层稀薄、极低的气温使得大气中水蒸气含量较低,而且没有光污染,南极具有比地球上任何地方都清晰的太空视野。因此,在南极洲的天文学观测结果比其他地区更好;此外,在阿蒙森-史考特南极站下方2千米有世界上最大的中微子望远镜,利用南极冰作为屏蔽层和观测介质来观测中微子

20世纪70年代开始,在南极洲上方大气层臭氧层的研究成为一个重点研究方向。1985年,三名大英帝国科学家分析了在布伦特冰架上的哈雷研究站收集到的数据,发现南极洲上方的臭氧层存在一个“空洞”。人们最终证实臭氧层空洞是由人类产生的氯氟烃造成的。1989年,针对氯氟烃的蒙特利尔议定书生效,人们估计臭氧层大约需要到2050至到2070年才能回归到1980年的水平。而在当今破坏下,可能要等到22世纪。

图为2016年11月16日美国航空航天局科学家拍摄的南极洲半岛拉尔森C冰架的巨大裂缝。

美国国家航空航天局2006年9月的卫星数据显示,南极上方的臭氧层空洞面积已达到275万平方千米,是有纪录以来的最大值。目前研究者尚未完全了解臭氧层变稀对南极洲气候的影响。

2007年极地地理空间中心英语The Polar Geospatial Center成立。借助地球空间信息科学技术和遥感技术,空间中心向美国联邦政府资助的研究小组提供了地图绘制服务。现在,该中心可以每45天绘制一遍完整的50厘米精度南极地图。

2007年9月6日,以比利时为主导的国际极地基金会推出伊丽莎白公主站计划。伊丽莎白公主站是第一个实现了零排放的极地科学站。它的主要研究方向是气候变迁。作为2008年国际极地年活动的一部分,这个耗资1,750万美元、由预制组件组装的科学站于当年年底从比利时运往南极,用来研究和监测极地地区的环境状态。比利时极地探险家阿兰·休伯特(Alain Hubert)表示“这个科学站是首个零排放的极地科学站,它将成为一个典范,展示了人们应该如何在南极洲使用能源”。设计团队队长约翰·伯特(Johan Berte)将担任科学站中气候学冰川学微生物学研究计划的项目总管。

2008年1月,由休·科尔和大卫·沃恩带领的英国南极调查局英语British Antarctic Survey(BAS)科学家团队在《自然——地球科学英语Nature Geoscience》(Nature Geoscience)杂志发表研究成果:雷达图像航测英语aerial survey结果表明,2200年前一座在南极冰盖下的火山将会爆发。这次爆发将是近一万年以来最大规模的火山爆发。在靠近派恩岛冰川哈德森山脉下的冰面上能够找到火山灰的沉积物。

2014年的一项研究表明东南极冰盖更新世期间至少变薄了500米。这个研究同时指出自末次冰盛期至今,即可能从距今约14,000年开始,东南极冰盖变薄了不到50米。

陨石

被命名为ALH84001的南极陨石,来自火星

南极洲已知是最多陨石的地方,尤于东部南极洲。来自南极的陨石是研究太阳系早期组成的一个重要领域,多数是来自小行星带之中若干小行星之间的碰撞形成陨石飞溅出去,并携带一些物质在太阳系中旅行,最终坠落到地球之上,但也有些可能是在行星上生成的。第一颗在南极洲发现的陨石是于1912年发现的阿黛利地陨石英语Adelie Land meteorite。1969年,一个日本探险队发现了9颗陨石,大多数都是在过去数百万年落在冰层上的。冰层的运动将这些陨石集中到有阻挡的地点,例如山脚下。它们在降雪下面埋藏了几个世纪之后,被风的侵蚀带到了地表。与在地球上较温暖地区收集到的陨石相比,南极陨石相对保存完好。

大量的陨石使得科学家们能够更好地理解太阳系中陨石类型的丰度,以及陨石、小行星和彗星之间的关联性。人们已经发现一些新类型和罕见的陨石。它们可能来自月球火星受到撞击而飞离的碎片。这些标本(特别是ANSMET英语ANSMET发现的ALH84001)是辩论火星上是否有微生物的核心证据。因为陨石在太空中会吸收与记录宇宙辐射,所以可以经由实验室的研究确定陨石击中地球的时间。除了坠落的时间,陨石还可以提供更多研究南极冰层环境的有用资讯。

2006年,来自美国俄亥俄州立大学的一组研究人员使用NASAGRACE卫星发现480千米宽的威尔克斯地陨石坑。这个陨石坑可能是在两亿五千万年前形成的。

2013年1月,在比利时南极陨石搜索任务(SAMBA)中,人们发现一颗重达18千克的陨石,该陨石位于南森冰原上。

2015年1月,科学家在博杜安国王冰架的表层雪发现了一个1.2千米的圆截面结构,初步推测其为陨石坑。另外,一张25年前的卫星图像恰好记录过这个位置。

冰体与全球海平面

位于南极半岛最北端的阿里纳冰川(摄于2016年1月)
南极洲冰川运动的模拟动画

由于临近南极点,南极洲所接受到的太阳辐射相对较少。这意味着在这片极其寒冷的大陆上,水主要以冰的形式存在。南极洲绝大部分地区的降水较少,以降雪为主。降雪会逐渐积聚形成覆盖土地的巨大冰盖,而部分的冰盖会形成向大陆边缘流去的冰流英语ice stream。南极洲海岸附近的海面上还漂浮着大量冰架。它们是由外流入海的冰川形成的。在每年的大多数时间内,海岸附近的温度都足以低到令海水结冰。对南极冰盖的研究有助于人们理解其对全球海平面及气温可能存在的影响。

南极地区的海冰会在每年冬天增加,所增加的海冰大多会在夏季消融。这些冰是由海水凝结而成的,同时会在生成的水域中漂浮,因而并不会导致海平面上升。南极洲附近的海冰覆盖面积近几十年来没有发生太大的变化,但相关研究人员尚没有掌握其厚度的变化情况。

冰架融解并不会对海平面产生太大的影响,这一点可以从浮力原理以及水与冰的密度关系可以轻易推得,然而如果考虑形成冰架的冰来自南极内陆这一点的话,从整体而言冰架融解还是会导致全球海平面上升,尽管部分的融解水可能会随着降雪重回陆地。近几十年来,南极洲海岸附近,特别是南极半岛周围发生了几次剧烈的冰架崩塌。相关研究人员还担心冰架的扰动会导致内陆冰体加速外流。

南极洲内陆的冰体涵藏着全世界约70%的淡水资源。这个冰盖中的冰会随降雪增加,而随外流至海减少。整体而言,其体量每年会净增加约82 Gt,从而令全球海平面每年平均下降0.23  mm左右。

占据南极大陆绝大部分的东部南极洲的基土普遍高于海平面。这块寒冷地区的降雪会慢慢累积形成冰,部分还会形成外流至海的冰川。相关人员认为东南极冰盖的体积增减总体处于平衡,有时冰盖体积还会略为增加。然而该地区的某些区域还是出现了冰加速外流的迹象。

全球暖化对南极洲的影响

南极气温变化趋势
1957年至2006年间南极地区的变暖趋势
Legend

南极部分地区的气温正在升高,尤其是在南极半岛附近。一份发表于2009年的研究报告显示,南极大陆在1957年至2006年间每十年平均升温0.05℃以上,西部南极洲在50年间每十年升温0.1℃以上。这个现象在冬春两季尤为明显,而变暖现象会被东部南极洲的秋季降温现象部分抵消。同时还有研究显示南极洲变暖现象是人类二氧化碳的排放造成的,不过这个说法目前仍存在争议。尽管西部南极洲表面升温幅度很大,却没有造成该地区冰层的大面积融解,也没有直接影响西南极冰盖对海平面升高的作用。相反,近年来冰川加速外流被认为是由大陆架附近深海流入的温暖海水造成。南极半岛对于海平面的净影响更有可能是幅度更大的大气变暖所导致的。

2002年,位于南极半岛的拉森冰架崩塌。2008年2月28日至3月8日间,位于南极半岛西南侧的威尔金斯冰架中约570平方千米的冰体也发生了崩塌。剩余的15,000平方千米冰体被一条宽约6千米的冰带支撑着,也处在崩塌的边缘。2009年4月5日,这块冰体彻底崩塌。据美国国家航空航天局的报告,2005年,南极大陆表面冰层发生30年内面积最大的融解,一块面积与美国加利福尼亚州差不多的冰层在短暂的融解之后又再度冰封。这可能是当地高达5℃的气温造成的。一份发表于2013年的研究报告显示,西部南极洲的中部可能是地球上面温度上升最快的区域之一。研究人员展示了伯德站1958年至2010年的年平均温度记录,说明这一地区的年平均气温在这段时间线性升高了2.4±1.2℃。

臭氧层空洞

南极洲上空由于氯氟烃的聚集而形成的臭氧层空洞的面积在2006年9月达到有记录以来的最大值。

每年的8月至10月,南极洲上空会出现臭氧层空洞。在这一区域内,大气中臭氧含量相当低。这个空洞几乎覆盖了整个南极大陆。1985年,英国的一支南极研究团队在其于《自然》杂志发表的一篇文章中描述了臭氧层空洞。这一报告引起了世界对于这一问题的重视。自从被观察到以来,臭氧层空洞的面积一直居高不下。2006年9月,其面积达到了有记录以来的最大值。而据已有的记录,存在时间最长的空洞会一直存在到来年的1月初。臭氧层空洞是由释放入大气中的氯氟烃造成的,这种物质会催化臭氧转化为氧气。

一些科学研究结果显示臭氧层空洞是南极洲乃至南半球其他区域气候变化的主导因素之一。臭氧可以吸收大量辐射入平流层的紫外线,并转化为热。南极洲上空的臭氧层空洞会造成这一地区的平流层的温度下降°C左右。这一效应会使大陆周围的西风形成的极地涡旋增强,南极点附近的冷空气不能外流,进一步导致南极洲东部的冰层的温度降低,而使南极洲周围区域,特别是南极半岛的冰层温度升高,促使该地的冰层加速熔化。相关模型分析还表明,臭氧层空洞以及增强的极地涡旋也是近来南极大陆海岸附近浮冰增多的原因之一。

注释

  1. ^ 但由于二氧化碳只占了空气的0.039%,温度要降到−150 °C(−238 °F)才能产生干冰雪花。故而南极洲不会降“干冰雪”。
  2. ^ 尽管南极大陆中央降雨极少,冰层还是长期累积在此。
  3. ^ 对流层里,气温随着海拔升高而降低。
  4. ^ 即南极冬天的时候地球离太阳最远,夏天时地球离太阳最近。北极则恰好相反
  5. ^ 极光为太阳风带电粒子撞击气体分子而产生的发光现象
  6. ^ 幻日是一种常见的大气光学现象。由于卷云中漂浮着大量六角形冰晶,冰晶会折射日光,地面上的人看来在太阳两侧形会形成两个太阳的虚像

参见

外部链接


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