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总论1

第1章 考察的背景和目标4

1.1 考察的科学意义4

1.1.1 极地大气考察的科学意义5

1.1.2 极地空间环境观测的科学意义6

1.1.3 南极天文台址监测及天文观测的科学意义7

1.2 考察站区的概况10

1.2.1 南极中山站概况10

1.2.2 南极长城站概况11

1.2.3 南极昆仑站概况12

1.2.4 南极中山站-冰穹A断面概况13

1.2.5 北极黄河站概况14

1.3 极地大气考察的背景和目标15

1.4 极区空间环境观测的背景和目标17

1.4.1 极区高空大气物理学观测研究的历史回顾17

1.4.2 极区空间环境观测的目标20

1.5 南极天文台址监测及天文观测的背景和目标20

第2章 考察任务22

2.1 极地大气观测22

2.1.1 极地气象观测22

2.1.2 昆仑站GPS探空观测22

2.1.3 南极低温自动气象站观测22

2.1.4 南极中山站温室气体监测23

2.2 极区空间环境观测25

2.2.1 极光观测25

2.2.2 地磁观测29

2.2.3 电离层观测31

2.3 南极天文台址监测及天文观测46

2.3.1 观测要素46

2.3.2 考察内容47

2.3.3 天文观测设备研制51

第3章 考察数据与样品57

3.1 极地大气观测数据及样品57

3.1.1 获取的主要数据及样品57

3.1.2 质量控制与监督管理59

3.2 极区空间环境观测数据60

3.2.1 获取的主要数据60

3.2.2 质量控制与监督管理69

3.3 南极天文台址监测及天文数据70

3.3.1 获取的主要数据70

3.3.2 质量控制与监督管理73

第4章 考察数据的分析与评估75

4.1 极地大气基本物理特征的分析和评估75

4.1.1 长城站和中山站气候特征分析75

4.1.2 南极中山站大气成分资料分析82

4.1.3 中山站至冰穹A考察断面的气候特征105

4.1.4 南极地区极涡与臭氧变化118

4.1.5 中高层大气特征分析与评估123

4.2 极区空间环境的分析和评估132

4.2.1 极盖区等离子体块的形成机制与演化过程132

4.2.2 极光观测特征136

4.2.3 磁层动力学过程的极区电离层效应150

4.2.4 极区电离层特征157

4.2.5 极区空间等离子体波的特征165

4.3 南极天文台址评估及天文数据分析167

4.3.1 南极冰穹A天文台址监测气象数据分析167

4.3.2 中国之星南极小望远镜阵CSTAR171

4.3.3 南极巡天望远镜AST3173

4.3.4 冰穹A红外天光背景测量望远镜（CIRST）的调研186

4.3.5 南极移动式天文台址参数测量系统188

4.4 考察与评估的主要进展206

4.4.1 极地区域气候模式的模拟能力的评估206

4.4.2 南极长城站和中山站长期气候特征207

4.4.3 中山站上空大气臭氧垂直结构的季节变化和臭氧洞的变化趋势207

4.4.4 南极中山站温室气体的本底特征207

4.4.5 东南极高原昆仑站大气动力学208

4.4.6 南极平流层中高层极涡维持时间及变化趋势208

4.4.7 南极地区大气臭氧总量与极涡变化的显著关系208

4.4.8 北极地区中高层重力波传播特征209

4.4.9 北极地区平流层FS事件与极涡变化209

4.4.10 北极地区平流层爆发性增温过程209

4.4.11 极区电离层等离子体云块演化过程209

4.4.12 电离层F2层峰值电子浓度（Nm·F2）的气候学特征210

4.4.13 太阳活动对南极中山站和北极朗伊尔F2层峰值电子浓度NmF2的影响210

4.4.14 地磁突然脉冲（SI）事件的极光演化特征210

4.4.15 午后极光亮斑／极光涡旋的南北共轭特性211

4.4.16 中山站高频雷达回波的日变化特征以及地磁活动的影响211

4.4.17 天文台址评估及天文观测进展211

第5章 展望213

参考文献216

附录227

附录A 考察研究大事记227

附录B 现场考察人员及分工230

附录C 考察工作量一览表232

附录D 考察数据一览表238

致谢240