南极冰下基岩钻探工程技术是研究极地地质科学的重要方向之一。通过解决南极冰下基岩岩心获取工程的技术问题,可为深入探究南极冰下地质体的物质成分、岩石组成及性质等基础地质学问题提供样本。由于南极大陆被平均几千米厚的冰盖覆盖,因此,对冰下地质体的物质成分和岩石组成等了解十分困难,详细资料更加缺乏。为此,本文介绍了南极冰下基岩钻探概况,分别从南极冰下基岩钻探装备及相关工艺方法进行综述分析,从中探寻能够实现在南极内陆快速钻穿冰层,获取更长的冰下基岩岩心的南极冰下基岩钻探装备。结果表明:(1)空气/钻井液反循环技术、连续管技术和热水钻技术是冰层快速钻进的重要发展方向之一;(2)提钻取心技术、绳索取心技术和钻井液反循环连续取心技术将是未来南极冰下基岩取心钻探的重要方向之一。本文还基于电缆悬吊式电动机械钻及岩心回转钻机,提出了多工艺融合的冰下基岩快速钻探技术,并对未来南极冰下基岩多工艺钻探装备及配套工艺技术具体研究方向进行探讨,指出南极冰下多工艺钻探技术在未来冰下基岩钻探有着极大的发展潜力,是未来获取更长冰下基岩岩心的必经之途。

东南极冰盖的演化能够显著影响全球气候变化，因此，对该地区冰盖演化历史的研究是理解第四纪全球气候变化的关键。近年来，陆地宇生核素（in-situ Terrestrial Cosmic Nuclides,TCN）暴露测年逐步应用于拉斯曼丘陵地区冰川地貌年代测定。对该区第四纪冰川地貌年代数据的梳理可以进一步了解南极冰盖的变化。本研究归纳整理了拉斯曼丘陵及其邻近地区1997—2022年发表的15篇文献共196个10Be暴露测年数据，结果显示拉斯曼丘陵的最小暴露年龄为（4.05±0.81） ka，最大暴露年龄为（147.01±11.80） ka，其邻近地区最小暴露年龄从（0.32±0.20） ka至（4 096±2 404） ka不等。对不同来源和地区的数据进行对比，得到以下结论：（1）17.86%暴露年龄小于11 ka,83.16%样品暴露年龄小于600 ka,98.47%的样品暴露年龄小于2.8 Ma，部分地区10Be暴露年龄确定的冰退时间仍存在争议。（2）侵蚀速率达到0.007 mm·a-1时，对测年结果的影响达到了51.57%，该影响因素不可忽...

南极海冰的生长消融与全球气候变化密切相关，而海冰上覆盖的积雪会对海冰的生长消融产生较大的影响。利用南极中山站附近海冰上的GPS数据，采用GNSS-IR(GNSS interferometric reflectometry)技术对海冰上覆积雪深度进行反演。首先，采用最小二乘谐波分析(least-squares harmonic estimation, LS-HE)方法提取反射信号的主波峰，计算反射面到天线相位中心的距离；其次，采用DBSCAN(density-based spatial clustering of applications with noise)聚类算法对反演结果进行质量控制；最后，利用现场实测雪深数据对反演结果进行了验证，平均偏差为-0.01 m,RMSE为0.012 m，表明GNSS-IR技术能够有效反演海冰表面积雪深度。

南极冰盖表面冰流速是准确估算冰盖物质平衡和预测全球海平面变化的关键参数之一。针对冰流速提取中存在的流速过估现象，采用东南极20世纪60-80年代历史冰流速重建数据集，分析了整个东南极冰盖及不同海洋扇区、冰架/冰川过估改正量的空间分布规律。统计结果表明，东南极过估改正量的平均值约为28 m/a；在接地区和冰架前缘附近，过估改正量峰值高于其他区域，其中接地区最大过估改正量超过300 m/a。在海域尺度上，东印度洋海域在接地区和冰架区冰流速过估的现象较其余海域更加明显，其冰架区的平均过估改正量约为62 m/a；在冰架/冰川尺度上，Shirase冰川、Holmes冰川、Ninnis冰川、Publications冰架以及Totten冰川的平均改正量均超过50 m/a，高于整个东南极改正量的平均值。结合过估改正量与历史冰流速提取结果，证明改正量的分布在一定程度上符合冰流空间加速的规律。流速改正已应用于东南极20世纪60-80年代历史冰流速产品，对研究冰架稳定性、进一步研究全球变暖影响下的南极冰盖动态稳定具有重要意义。

南极冰盖物质平衡对全球海平面变化影响巨大，提高南极冰盖物质平衡估算精度对实现全球海平面变化趋势准确预测至关重要.卫星遥感技术的发展，特别是极地卫星对南极冰盖系统监测能力的提升，有助于认识、保护和利用南极，解决极地科学国际前沿难题.揭示南极冰盖对全球气候环境的响应及其反馈机制，对深化人类对南极的科学认知也具有重要意义.本文首先系统总结了用于南极冰盖监测卫星的发展现状及现有的卫星遥感数据产品序列，然后讨论了运用遥感卫星监测南极物质平衡的主要方法和研究进展，并对南极卫星遥感技术的最新进展进行了分析.最后在我国极地遥感卫星发展方面提出了建议，旨在进一步提升我国对极地冰盖变化和全球海平面上升的长期观测及预测能力，为相关应对策略的制定提供有力的科学支撑.

冰川土壤中的微生物是冰冻圈生态系统中的重要组成部分。南极纳尔逊冰川四周环海，临近海洋的物质输送和其他因素扰动改变了近岸土壤中部分理化因子，从而对土壤中的微生物群落产生影响。本研究采集了南极纳尔逊冰川不同近海距离处的土壤样品，并对其进行了细菌和古菌V4区扩增子测序以及宏基因组测序，探讨了不同近海距离的冰川土壤中的微生物群落结构和代谢潜能。物种多样性结果显示，不同位点的土壤微生物群落组成有所差异，但变形菌门、放线菌门、拟杆菌门等在冰川土壤样品中普遍存在且相对丰度较高。宏基因组分析结果显示，不同近海距离的冰川土壤微生物群落的功能基因分布不同，且能量代谢和跨膜运输等代谢途径的基因的丰度随着采样位点远离海洋而降低。冰川土壤中碳、氮、硫代谢分别以还原性柠檬酸循环、反硝化、同化硫酸盐还原途径为主，其中反硝化途径基因在所有样品中丰度较高。通过分箱组装获得了含有反硝化功能基因的基因组bin＿71,并重构了其核心的代谢通路。本研究初步揭示了南极纳尔逊冰川土壤中微生物的群落结构及代谢潜能，为后续南极冰川土壤新物种的发现、功能基因的挖掘、以及探究全球气候变暖下海洋对沿海生态系统的影响提供了基础数据。

极地冰下温度剖面的观测可为极区科学考察站的建设、南极冰下湖资源的开采等工程提供重要依据。近年来，国内外研制的温度观测系统，主要针对北极海冰环境设计，而南极冰盖下的温度场观测鲜有提及。本文提出一种在南极地区恶劣环境下，基于半导体温度传感器的冰下温度场分布观测系统。通过对电路结构和软件控制流程的设计，解决低温环境下能源消耗过快的问题。针对南极冰盖下单总线信号长距离传输困难的问题，对传输线缆进行分析，重新计算并依据结果调整硬件结构与程序。为检测系统能否满足观测需求，进行了温度精度与系统功耗的测定实验，达到数据稳定回传的目的。系统于中国第35次南极科学考察期间布放在我国南极昆仑站区域，获得超过6个月的南极冰盖温度场观测数据。

基于新型雷达高度计Sentienl-3波形数据构建了兰伯特冰川区域的DEM。对比分析了重心偏移算法(OCOG)、线性5-β算法、主波峰峰值算法(NPPR)等几种重跟踪算法对Sentienl-3在冰盖区域的处理效果，并提出了分区域选取最优重跟踪算法的处理方法，提高了测高值精度。采用克里金插值法获得了基于Sentinel-3波形数据的500 m分辨率S3Lam DEM,并利用ICESat-2激光测高数据验证S3Lam DEM的整体高程精度为0.682±2.998 m。与另外两种基于Cryosat-2测高数据建立的南极DEM对比结果表明，S3Lam DEM整体精度有所提升，Sentienl-3数据对高程精度的明显改善位于低坡度的内陆冰盖。结果反映了Sentienl-3高度计数据在南极冰盖测高方面的有效性和优势，这对于未来长期监测南极冰盖高程有重要意义。

两极冰盖消融及其质量变化作为全球气候变化的重要指标之一，一直是联合国政府间专门气候委员会IPCC（Intergovernmental Panel on Climate Change）报告的重点关注内容.GRACE（Gravity Recovery and Climate Experiment, 2002年4月—2017年6月）和GRACE-FO（GRACE Follow-on, 2018年5月至今）重力卫星，作为监测两极冰盖质量变化最直接和有效的手段，存在近一年的观测间断期.因此本文提出联合Swarm三颗低轨卫星观测资料（2015年1月—2019年6月）和ARIMA-MC（Autoregressive Integrated Moving Average Model-Monte Carlo）预测方法来填补两组重力卫星间断期两极冰盖消融质量变化观测的时间序列，从而基于完整时间序列来研究两极冰盖质量时空变化规律.研究结果表明：（1）利用Swarm卫星反演得到的时变重力场信号和ARIMA-MC预测方法可以有效填补间断期两极冰盖消融质量变化的时间序列，但两种方法得到的结果也存在一定的差异；（2）...

西南极乔治王岛发育有一套高钾低铝的拉斑玄武岩,夹火山碎屑岩,属于岛弧火山岩系列。该岛还保存了南极最长的冰川沉积记录,是研究南极冰盖演化历史的重要证据。乔治王岛出露的新生代陆相地层中含有丰富的植物叶、孢粉、茎干、无脊椎动物化石及鸟类足印的痕迹化石等,从始新世到早中新世,化石逐渐减少,表明植物多样性呈明显下降趋势,幸存的稀疏植被被严格限制在冰川周缘的苔原物种上。冰海相地层与古生物研究表明,晚渐新世海相地层主要对应高能环境,早中新世海相地层对应低能环境。对乔治王岛新生代古生物特征及古环境的探讨,不仅理解了古生物及多样性的变化趋势,也为重建南极古环境提供证据。