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... 什麼是天氣？什麼是氣候？ 李教授帶著小明和其他少年極先鋒的小科考隊員們從北京出發，途徑阿聯杜拜、挪威奧斯陸，來到了北極的斯瓦爾巴德群島。太陽在空中高掛，陣陣微風吹來，小明脫下媽媽給他準備的厚厚的長款羽絨服，換上一件衝鋒衣，感覺溫度剛剛好。 小明走去問李教授：「李教授，您看這裡的天氣真好，為什麼大家都說北極冰天雪地，氣候很差呢？」 李教授哈哈一笑，回答道「小伙子，你很善於觀察和提問嘛！你問的問題其實是因為天氣和氣候是兩個不同的概念。天氣是在較短時間內特定地區的大氣狀況，天氣可以通過氣溫、風向、風速、雨和氣壓來描述。我們通常會說，昨天的天氣很冷或者很潮濕。氣候則是長時間內氣象要素和天氣現象的平均統計狀態，時間跨度為月、季、年、數年，甚至數百年。比如，北極今天的天氣很好，那是因為現在是北極的夏天，正是極晝，溫度相對較高，但是長期來看則總是氣溫低，而且冬季會有漫長的極夜，一整天看不見太陽，氣溫很低。」 ... 北極的氣候類型有哪些？氣候特點是什麼呢？ 李教授問小明：剛才是你提問，我回答。現在換我來問你啦。請你今天回去查閱一下資料，明天回來告訴我北極的氣候特點是什麼。 第二天一早，小明就如約準備好了答案，找到李教授，李教授正在跟小智同學觀察島上的土壤。 小明跟李教授說：李教授，您昨天布置給我的任務，我已經有答案了。北極屬於寒帶，寒帶氣候包括以下兩種氣候：苔原氣候和冰原氣候。 苔原氣候分布其特徵是：長冬無夏，暖季短暫，降水稀少。北極的冬季從11月起至次年4月,長達6個月。5、6月和9、10月分屬春季和秋季,夏季則僅限於7、8兩個月。年降水量約200～300毫米，以雪為主；地面有永凍層，有地衣、苔蘚等低等植物，植物種類相對較少，植株矮小。苔原氣候主要在亞歐大陸和北美洲的北冰洋沿岸、格陵蘭島沿海的一部分及北冰洋中的若干島嶼；在南半球則分布在南設得蘭群島、南奧克尼群島和南極半島等地。 冰原氣候終年嚴寒，降水稀少。這裡是冰洋氣團和南極氣團的發源地，整個冬季處於永夜狀態，下半年雖是永晝，但由於陽光斜射，所得熱量微弱，因而氣候全年酷寒，各月溫度都在0℃以下。地面多被巨厚冰雪覆蓋，又多凜冽風暴，幾乎沒有什麼植物生長。該氣候主要分布在格陵蘭島和南極洲，包括格陵蘭內陸和南極大陸的冰原高原。 ... 科學家們在北極進行哪些氣候方面的研究？ 小智在一旁認真聽小明講北極氣候，聽完後，小智問道：李教授，你們科學家之前來北極進行氣候變化的研究，都研究什麼呢？ 李教授：要說研究氣候變化，就要先說全球氣候變化。全球氣候變化體現在哪些方面？ １、最近100年是過去1000年中最暖的，最近20年是過去100年中最暖的。 ２、溫度的升高與CO2濃度的升高是同步的，最近50年全球變暖主要由人類活動造成。 ３、全球升溫不均勻，陸地比海洋明顯，高緯比低緯明顯；北極比南極顯著。 ４、全球性極端天氣明顯增加。 ５、全球降水在中高緯地區有所增加。 再說北極，最近幾十年北極地區發生了400年來最快速的氣候變化，已經引起全球科學家的關注。北極地區對全球變化的響應和影響主要體現在海洋、海冰和環流的變異。 ... 北極大部分地區都設有常年氣象臺或氣象站，臺站密度比南極大得多。這些臺站除了作為全球氣象觀測網的一部分參與天氣預報外，氣象學家們正在把更多的注意力投向更大尺度的研究——氣候變化規律。 ...圖：中國科學家在北極考察浮冰氣象考察站 因為北極和南極是全球最大的熱穴區，在某種程度上可以看作是全球大氣對流尤其是大洋環流的中心地區。例如源於北冰洋的洋底冷水流可向南穿越赤道，進入北非海域。極區海冰面積的大小可以直接參與地球熱輻射平衡。而且，世界氣候變化的幅度在高緯度得以強化，表現得更為明顯。北極地區還有許多獨特的極容易監測的氣候變化標誌，如海冰範圍及厚度，陸地冰川的物理平衡，極區簡單的生態變化，地表—對流層—同溫層溫度結構，大氣層頂輻射流，陸地融冰區的面積變化等等。加上冰芯、湖泊、冰川、淺海沉積物提供的歷史氣候環境信息。根據「整體地球系統」的概念，氣象學家與大氣物理學、物理海洋學、冰川學、地質地理學家們攜手合作。可以預見，北極的氣象學與氣候學研究，將對人們認識全球氣候變化規律，預測氣候變化趨勢做出最重要的貢獻。 ...圖：中國科學家在北極考察浮冰氣象考察站 小明，小智，極地大氣正在發生變化，許多科學奧秘等待你們去考察研究發現！ 北極是一直這麼冷嗎？ 地球46億年的滄海桑田，過去的高山沉入大海，曾經的森林變成沙漠，那麼北極又經歷過怎樣的變遷？怎麼才能知道北極以前的氣候情況呢？想到這裡，少年極先鋒的小科考隊員們腦海中一堆的小問號。小科考隊員們在專家的指導下，研究北極的氣候。讓我們一起來看看他們是怎麼研究的，有什麼成果吧！ 研究課題1：北極斯瓦爾巴德群島沃斯利角苔原紅土物原和古氣候研究 作 者：尹同學、梁同學 指導專家：李志軍教授 大連理工大學 ... 1、研究背景 2017年7月-8月我參加了少年極先鋒2017青少年北極考察團。7月27日，我發現整個沃斯利角苔原分布的都是紫紅色土壤。 這裡的紅色的土壤是哪裡來的？ 在北極這麼寒冷的情況下怎麼形成的呢？它與我國土壤有什麼區別嗎？ 它會隱藏著什麼地質和古氣候秘密呢？ ... 2、研究意義 紅土作為地殼的表層，在地球的演化過程中記錄了很多環境和氣候信息。同時紅壤具有重要的農業價值和戰略價值。 在環斯瓦爾巴德群島考察過程中只有在沃斯利角苔原存在大量紅土，它的物質來源還沒有人進行過詳細研究。通過查閱資料得知研究它的主量和稀土元素特徵可以揭示它的來源信息以及北極環境、氣候信息。 3、研究過程與方法 ... 共採集了8件紅土樣品和3件周圍巖石樣品 ...採樣位置...樣品特徵圖...實驗操作圖 4、結果與討論 ... SiO2，Al2O3，Fe2O3，三者平均含量之和為82.93% ，大於我國北方的洛川黃土（75.41%） 和甘孜黃土（76.79%） ，與我國巫山黃土（84.15%）、洛川古土壤（88.72%）接近但偏低，同時又明顯低於我國安徽宣城的風積紅土（88.72%）和鎮江下屬土（86.24%）。 ... 指示性氧化物比值說明沃斯利角苔原紅土成熟度相對較低，它的形成環境是一種比我國南方紅土乾旱、寒冷的環境，但卻和我國北方黃土形成環境接近，明顯與現今北極極寒、乾旱的環境不同。 ... 沃斯利角苔原紅土稀土元素含量特徵與暗紅色粉砂質泥巖最接近與磚紅色粉砂巖與灰白色細砂巖差別較大。 ... 苔原紅土的物質來源很有可能是暗紅色粉砂質泥巖。 5、結論 斯瓦爾巴德群島沃斯利角苔原紅土的形成環境比我國南方紅土乾冷，卻和我國北方接近，明顯與現今北極地區極寒、乾旱的環境不同，表明了北極地區環境發生了由相對溫暖、潮濕到寒冷、乾旱的變化。 沃斯利角苔原紅土物源來自於苔原區廣泛分布的暗紅色粉砂質泥巖，它是一種原地風化產物。 研究課題2：探究南北極冰芯氫氧同位素比率的變化趨勢 學 生：張同學 學 校：北京八中 指導老師：丁林 中國科學院青藏高原所 ... 1、研究背景 極地冰芯、土壤、深海沉積是過去全球變化的三大良好載體。這三大載體的地理分布正好代表了兩極、陸地 (人類居住區 )和海洋 ,從空間上跨越極地→赤道→極地。研究極地冰芯、土壤和深海沉積，可以探討氣候環境變化的基本框架、氣候突變現象以及與氣候變化相關的環境變化特徵。 2、研究目的 通過比較分析南北極冰芯中氫氧同位素比率的變化，結合南北極的地理位置、地貌特徵、周邊環境、氣候變化等因素，初步探究極地冰芯中氫氧同位素比率的變化趨勢。 3、研究方法 實地考察、查閱資料、諮詢專家、實驗測定 ...... 4、研究結果 ... 隨著樣品深度的增加，南北極冰芯中的δ18O/16O、δD/H值越大，即氫氧同位素的比率越高。越接近表面的冰芯中δ18O/16O和δD/H就越高，越深的冰芯中δ18O/16O和δD/H越低。南極冰芯中δ18O/16O大都高於北極，δD/H明顯低於北極。 ... 極地冰芯中穩定同位素比率的變化趨勢跟溫度變化趨勢相同。 5、研究結論 極地冰芯中氫氧同位素的比率隨冰芯距地表深度的增加而降低，隨當地氣溫的升高而升高； 南極冰芯中δ18O/16O大都高於北極，而δD/H普遍低於北極。 （以上故事情節是根據真實研究情況改編，故事部分名字為化名）

文章來源取自於：

每日頭條 https://kknews.cc/science/3y2qxbo.html

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