资源简介

冰下湖
简介
冰下湖，又名东方湖，是上世纪末俄罗斯和英国科学家在南极沃斯托克考察站附近的冰下发现的地球上最大的冰下湖，面积达14000平方千米，被封存在冰盖之下约4000米处，与世隔绝至少1500万年。
科学家说，这是一个超大的净水系统，预计有多达5400立方千米的“原始水”，其纯净度是经过两次蒸馏处理的水的两倍，有可能是如今地球上最原始、最纯净的水体。科学家还估计，浑然天成的环境可能使这个冰下湖在千百万年中未曾发生变化，这意味着其中可能蕴育着独立进化的微生物。
成因
东方湖的平均水温为-3℃。使水在其凝固点以下还能以液态存在的原因，认为是三种因素共同作用造成：东方湖的南极位置
1、来自地心的热力使湖底的温度上升，进而使水维持液态
2、厚重冰层造成的巨大压力使水的凝固点下降
3、厚实的冰层使湖水与南极地表寒冷的空气隔离
生态环境
东方湖是一个贫氧的(缺少氧分的)极端环境。湖水为氧气的过饱和溶液，浓度约为一般淡水湖泊的50倍。
造成这个现象的原因极有可能是沃斯托克湖上方的沉重冰冠造成的压力。氧气及其他气体不只溶解在水中，还形成晶笼(clathrate)。
晶笼是指溶于水中的气体分子，在水结冰时，被二十几个水分子所围成之正十二面体关起来的晶体结构。晶笼结构的外表看起来就像是冰块一般。这种晶笼只在高压环境，例如沃斯托克湖或深海形成，在一般压力下是不稳定的。因为这样，当水从东方湖被释放出来时，可能会像摇过的汽水一样喷出。
2024年新发现
2024年4月，我国科学家利用一种新的分析方法，在东南极冰盖下新发现了46个冰下湖。
该研究成果由中国地质大学（武汉）地球物理与空间信息学院傅磊教授团队联合中国极地研究中心冰雪所极地冰盖多圈层相互作用与气候变化研究团队、南方科技大学地球与空间科学系陈晓非教授团队共同完成。
南极冰下湖究竟是如何形成的？傅磊教授解释道，当处于融化状态的冰流流过南极冰盖冰底的凹陷，并以当地最小的水势聚集时，冰盖底部就会形成冰下湖。
南极冰下湖通常位于数千米厚的冰层之下，具有高压、低温、黑暗、寡营养等极端环境特征，具有极其独特的生态系统，包含丰富的冰盖历史和气候变化的信息。
深藏冰盖之下的冰下湖，就像一本从未被翻阅过的“无字天书”，可能记录着丰富的冰盖历史和地球气候变迁信息，对于研究全球气候变化意义非凡，并对探索冰流动态、基底水文过程、生物地球化学通量调节以及地貌演变等具有重要价值2、冰下湖（试题练习）
中国南极科考站长城站（62°S，59°W）坐落于南极乔治王岛。这里几乎见不到植物性或杂食性鸟类，而全为肉食性种类。图示意为长城站地区主要气象要素特征图。据此完成下面小题。
1.与南极大陆相比，长城站周边地区（ ）
A.可能为无冰区 B.冻融日数长 C.风力更强劲 D.天气更利于天体观测
2.影响该地区气候具有明显的海洋性特征的因素主要有（ ）
①纬度
②地面积雪的消融
③海冰的形成与消融
④大气逆辐射
A.①②③ B.①②④ C.①③④ D.②③④
3.长城站地区优势植被类型可能为（ ）
A.矮小乔木 B.矮小灌木 C.草本植物 D.苔藓地衣
近年来，北极地区越来越成为各国关注的热点地区。一方面北冰洋航线的开通逐渐从梦想变成现实，另一方面俄罗斯计划在北极圈内、距北极约1610千米的新西伯利亚群岛中的科捷尔内岛上建造一座城市乌姆卡。下图为北极地区示意图。据此回答下列各题。
4.俄罗斯拟建的冰城“乌姆卡”面临的最大的自然环境方面的困难是（ ）
A.气候寒冷 B.风大 C.极夜时间较长 D.生态环境脆弱
5.关于甲航线对俄罗斯的经济意义的叙述，不正确的是（ ）
A.缩短北太平洋沿岸和北大西洋沿岸之间的航程
B.可通过海运将俄罗斯西部大量的矿产资源运往东部
C.促进俄罗斯沿线地区资源开发
D.促进俄罗斯发展外向型经济
碳汇是从大气中清除CO2，碳源是向大气中排放CO2，碳循环过程中地球系统内储存碳的载体称为碳库。图为北极地区陆地生态系统（虚线框内）碳循环示意图，该系统在碳循环过程中对气候的反应敏感。据此完成下面小题。
6.在北极地区陆地生态系统碳循环中（ ）
A.生物光合作用对大气起着碳源作用 B.土壤呼吸对大气起着碳汇作用
C.该系统对大气起着净碳汇作用 D.气温升高土壤碳排放减少
7.据图可知（ ）
A.陆地生态系统净固碳量为1.73×109t/a B.陆地生态系统碳排放量为8.70×109t/a
C.生物净碳量为13.50×109t/a D.土壤碳排放量为2.97×109t/a
8.在北极地区陆地生态系统中，土壤碳储量远高于其他碳储量的主要影响因素是（ ）
A.地形 B.气候 C.生物 D.水文
南极冰间湖是南大洋密集冰区中海冰覆盖率较低的区域。南极冰间湖是冬季海洋和大气之间进行热交换的关键区域，其向大气释放热量，海表降温导致结冰析盐，同时，南极冰间湖因在春季和夏季比其他地区接收到更多的太阳辐射而成为南大洋的生物热点地区，其平均浮游植物浓度是南极周围开放水域的两倍多，从而使得南极冰间湖成为南大洋顶级营养级物种数量较多的区域之一。南极最大的冰间湖位于罗斯冰架间。此外，由于高生产力、较强的垂直混合和对流过程，南极冰间湖被认为是重要的碳汇区。据此完成下面小题。
9.南极冰间湖在零下几十摄氏度下表面不结冰的原因是（ ）
A.极昼时间较长 B.太阳辐射较强 C.下沉气流明显 D.海水深度较大
10.南极冰间湖被认为是重要碳汇区的原因有（ ）
①植被茂盛，光合作用强
②表层浮游植物固定二氧化碳
③被吸收的二氧化碳随表层海水下沉
④底层海水上泛，表层海水生物量增加
A.①② B.②③ C.①④ D.③④
11.推测南极冰间湖浮游植物生长季可能开始于（ ）
A.6月 B.7月 C.8月 D.9月
极洲沿岸受到西风漂流与沿岸环流相互作用形成的大漩涡影响，形成南极磷虾聚合带，为其他大型海洋生物和鸟类提供了重要的食物来源。南极磷虾数量巨大且营养丰富，被称为“海上粮仓”。多年来，世界渔业大国一直在进行南极磷虾的商业捕捞活动。图为南极周边磷虾分布图。据此完成下面小题。
12.南极沿岸环流形成的主要动力是（ ）
A.盛行西风 B.极地东风 C.海陆风 D.冰川风
13.南极洲沿岸聚合带生物资源丰富的主要原因是（ ）
A.寒暖流交汇处，营养盐上泛 B.海水漩涡搅动，营养盐上泛
C.浅海大陆架附近，光照和水温适宜 D.入海河流众多，带来丰富的营养盐
14.船员在威德尔海海域捕捞作业时，最不可能遇到（ ）
A.狂风巨浪 B.冰山相撞 C.大型海洋生物 D.凶残海盗打劫
北极地区作为地球主要冷源之一，在气候变化中起到举足轻重的作用。海冰作为北极生态系统的重要组成部分之一，其季节和年际变化都反映着极地海洋状况，是最重要的大气环境特征。海冰作为海洋与大气的“隔绝层”，阻碍了大气与海洋之间的能量和物质交换。海冰具有高反射率的物理特性，可反射大部分太阳辐射。下图示意2000—2019年北极多年生海冰范围年际变化趋势。据此完成下面小题。
15.图示期间北极多年生海冰范围（ ）
A.整体呈下降趋势 B.逐年大幅度递减
C.2001年达到最大值 D.呈直线式上升趋势
16.图示北极多年生海冰范围的变化趋势会导致北极地区（ ）
A.海面温度上升 B.太阳辐射反照率增大
C.附冰藻类迅速大增 D.开阔水域日趋减小
17.阅读图文材料，完成下列要求。
亚马尔半岛位于俄罗斯西部，接近亚欧大陆的最北端，大部分时间被极寒的冰雪天气笼罩，春夏季冰雪消融，表层冻土变沼泽。该地蕴藏着巨大的地下油气资源，但油气资源开采和运输都困难重重，冬季是开采的最佳季节。目前中国参建亚马尔LNG和北极－2LNG（液化天然气，LiquefiedNaturalGas，简写LNG）能源开发。全球未开发的油气资源在北极地区量最多、开发潜力最大。下图为北极地区油气资源形成示意图。
（1）推断北极地区油气资源的形成过程。
（2）简析北极地区能源开采，冬季比夏季更合适的原因。
（3）列举极地能源开发需要克服的困难。
18.阅读图文资料，完成下列要求。
南极辐合带（图a）是一条海洋地理界线，其地理位置在48°S—62°S，是个不规则的圆圈，此海域内磷虾资源丰富。有学者把南极辐合带以南的海域称为南大洋，南大洋洋流主要是南极绕极流（图b）。
（1）分析南极辐合带磷虾资源丰富的原因。
（2）概括南极绕极流的特征。
（3）分析南极绕极流对南极洲气候的影响。
19.阅读图文材料，完成下列要求。
冰冻圈服务指人类社会从冰冻圈获取的各种惠益，包括直接或间接从冰冻圈系统获得的资源、产品、福利和享受等。对人类生存与生活质量有贡献的所有冰冻圈产品和服务都是冰冻圈服务，包括供给服务、调节服务及文化服务等多个方面。南极冰冻圈的环境和生态系统十分脆弱。特殊的地理环境，使任何污染物（如人类遗弃的各种垃圾与废物）在南极地区都会长久保存下来。
（1）举例说出南极冰冻圈在供给服务、调节服务、文化服务的具体表现。
（2）除南极本地外，指出南极地区污染物的可能来源及传输途径。
（3）分析南极地区废弃物易长久保存并引发环境问题的原因。
答案以及解析
1.答案：A
解析：由南极长城站纬度位置和位于乔治王岛可知，长城站纬度较南极大陆更低，由气象要素图—气温图可知，与极地气候的南极大陆相比，长城站附近各月均温较高，有近三个月月均温在0℃以上，热量条件相对较好，故冻融日数较短，其周边可能是无冰区。长城站地区全年空气相对湿度较大，成云致雨的概率较南极大陆大，故天气现象不利于天体观测。故选A。
2.答案：D
解析：长城站地区气候海洋性明显，说明其全年热量与水分条件变化均较小。该地区地处62°S，由温度分布图可知，该地依据热量条件应为亚寒带气候而非温带（海洋性）气候，气温季节变化受纬度影响较小，①错误。该地区月均温在2℃—7℃之间，地表积雪的消融，会消耗地表及近地面大气热量，气温上升速度较慢，幅度较小，②正确。海冰的形成散热，海冰的消融会消耗热量，会降低气温变化幅度，③正确。该地区全年相对湿度较大，空气中水汽量较充足，故大气逆辐射作用强，大气的保温作用较强，④正确。故选D。
3.答案：D
解析：长城站地区纬度较高，全年气温相对较低，光照热量条件不足，不足以满足乔木和灌木生长；该地几乎见不到植物性或杂食性鸟类，而全为肉食性种类，说明地表缺少草本植物，故答案为D。
4.答案：A
解析：冰城“乌姆卡”建设面临自然环境方面的困难有气候寒冷、风力大、极夜时间长等，冰城“乌姆卡”位于80°N的高纬度地区，气候寒冷是面临的最大的自然环境方面的困难，故A正确，BCD错误。故选A。
5.答案：B
解析：北冰洋航线的重要经济意义包括：大大缩短北太平洋沿岸和北大西洋沿岸之间的航程，节省运输费用和时间，A说法正确，不符合题意；促进沿线地区资源开发，C说法正确，不符合题意；促进沿线地区的经济发展和基础设施建设，D说法正确，不符合题意。俄罗斯东部地区资源丰富，不需要从西部调运，B说法不正确，符合题意。本题要求选择叙述不正确的选项，所以选B。
6.答案：C
解析：生物光合作用可以吸收二氧化碳，释放氧气，对大气起着碳汇作用，A错误；土壤呼吸会释放二氧化碳，对大气起着碳源作用，B错误；结合表中数据可知，在碳循环过程中，土壤呼吸和生物呼吸释放的二氧化碳通大部分通过植物光合作用积累在生物体内，并随生物凋落物进入土壤当中，或通过径流输送进入海洋，对大气起着净碳汇作用，C正确；气温升高土壤碳排放会增加，D错误。故选C。
7.答案：A
解析：陆地生态系统净固碳量=光合作用吸收的二氧化碳—生物呼吸作用释放的二氧化碳=1.73×109t/a，A正确；陆地生态系统碳排放量=生物呼吸作用释放的二氧化碳+土壤呼吸作用释放的二氧化碳=1.73×109t/a，B错误；生物净碳量为=1.73×109t/a，C错误；土壤碳排放量+土壤呼吸作用释放的二氧化碳+河流输运的二氧化碳=1.73×109t/a，D错误。故选A。
8.答案：B
解析：在北极地区陆地生态系统中，土壤碳储量远高于其他碳储量的主要原因是纬度高，气温低，微生物活性弱，有机质（生物凋落物）分解速度慢，养分循环慢，因此土壤碳储量远高于其他碳储量。综上所述，主要影响因素是气候，而与地形、生物和水文关系不大，B正确，ACD错误。故选B。
9.答案：C
解析：根据材料“南极冰间湖是南大洋密集冰区中海冰覆盖率较低的区域。南极冰间湖是冬季海洋和大气之间进行热交换的关键区域”和题干“在零下几十摄氏度下表面不结冰”可知，本题考查南极冰间湖在冬季不结冰的原因，而南极冰间湖区域出现极昼、太阳辐射较强的时间并非南极冰间湖区域的冬季，A、B错误；海水深度对表层海水的温度影响较小，D错误；由图可知，在冰川表面气流由高处下沉，在南极冰间湖表面形成下沉气流，下沉的气流造成强风，导致海冰被带离，或强风扰动水体，使南极冰间湖不易结冰，C正确。
10.答案：B
解析：南极冰间湖位于南极地区，其附近的地表被冰雪覆盖，几乎没有绿色植物分布，光合作用不强，①错误；南极冰间湖表层有大量的浮游植物，浮游植物可以固定大量二氧化碳，②正确；据上题分析可知，南极冰间湖表面存在下沉气流，下沉气流把密度较大的二氧化碳带到海面，表层海水吸收二氧化碳并挟带其下沉，③正确；表层海水降温会导致表层海水下沉，④错误。综上，B正确。
11.答案：D
解析：根据材料“南极冰间湖因在春季和夏季比其他地区接收到更多的太阳辐射而成为南大洋的生物热点地区，其平均浮游植物浓度是南极周围开放水域的两倍多，从而使得南极冰间湖成为南大洋顶级营养级物种数量较多的区域之一”可以判断，南极冰间湖浮游植物生长季开始于南半球的春季，南半球的春季是在9、10、11月，故可以推测南极冰间湖浮游植物生长季可能开始于9月，D正确。
12.答案：B
解析： 南极沿岸环流的形成过程与当地的盛行风方向有关。南极中心气温低，气压高，自极地高压辐散的气流，受地转偏向力作用，左偏形成极地东风，极地东风吹拂海水自东向西环绕南极大陆运动形成南极沿岸环流，B正确，ACD错误。故选B。
13.答案：B
解析：材料中说“南极洲沿岸受到西风漂流与沿岸环流相互作用形成的大漩涡影响”，漩涡扰动底层海水，营养盐类上浮，浮游生物大量繁殖，磷虾、鱼类丰富，吸引海鸟和大型海洋生物前往捕食，B正确。南极洲沿岸与西风漂流都属于寒流，A错误；寒流阳光和水温虽然也有一定影响，但不是主因，C错误；该地几乎无入海河流，D错误。故选B
14.答案：D
解析：捕捞作业海域终年受极地东风控制，多狂风巨浪，A可能。南极大陆冰川崩塌入海，形成冰山，威胁作业船舶安全，B可能；磷虾数量众多吸引大型海洋生物出没，对作业人员直接构成威胁，C可能；南极沿岸地理环境恶劣，除科考和商业捕捞，无流民居住，不会遇到海盗，D不可能，符合题意。本题要求选择不可能的选项，故选D
15.答案：A
解析：由2000—2019年北极多年生海冰范围年际变化趋势图可知，2002年北极多年生海冰范围达到最大值，C错误。2000—2019年北极多年生海冰范围呈现出波动减小趋势，而非逐年大幅度递减，B错误。根据年均范围变化趋势曲线可以看出，北极多年生海冰出现减小趋势，并未呈直线式上升趋势，A正确，D错误。故选A。
16.答案：A
解析：由上题可知，北极多年生海冰范围呈现减小趋势。海冰范围的减小，使得开阔水域的面积增加，D错误。海冰范围的减小，减少了海冰对太阳辐射的反射，加大了海洋对太阳辐射的吸收，会促使海面温度的上升，B错误，A正确。由于海冰的范围的减小，附冰藻类的生存空间减少，附冰藻类的数量将会减少，C错误。故选A。
17.答案：（1）北极地区大部分是被大陆环抱的北冰洋，拥有广阔的浅海大陆架，大陆架发育有巨大的海盆，从大陆剥蚀搬运而来大量沉积物，加上海洋中集聚的大量有机物（比如死亡的藻类和浮游生物等海洋生物遗骸），经过上亿年地质演变形成油气资源。
（2）北极地区自然条件恶劣，交通等基础设施落后；冬季时，气温通常在零下40多度，大地冰封，汽车可以在冰路上行驶，方便人员往来；冬季气温低，天然气液化的能源成本低；夏季冰雪和冻土消融，土地会成为沼泽，施工和交通容易陷入泥潭之中。
（3）极寒气候，施工环境恶劣；脆弱植被保护；冻土层保护和稳定；码头冰冻；北冰洋破冰。
解析：（1）天然气的形成包括生物原因形成、有机原因天然气、无机原因天然气这几种，天然气也是一种再生能力较弱的资源，形成的过程中对环境的要求很重要，所以天然气的形成是需要一定的气候和环境条件的，北极地区被大陆环抱，大陆架上的浅海盆地容纳了从大陆剥蚀搬运来的沉积物，同时集聚大量的有机物，经过上亿年地质演变形成油气资源，随着地壳抬升或板块漂移，部分地区逐渐露出海面。
（2）北极地区会出现极昼、极夜现象，在北半球夏季，由于太阳直射北半球，会出现极昼，气温较高，部分冰雪融化，土地会成为沼泽，不利于汽车通行，能源运输。冬季时，气温极低，地面冰封，汽车可以在冰路上行驶，方便人员往来，冬季气温低，天然气液化的能源成本低。
（3）纬度高，冬季漫长而寒冷，要克服极寒天气，植被覆盖率低，生态环境脆弱，植被保护困难，保护冻土层的稳定存在困难，码头冰冻、北冰洋结冰，破冰工作量大，难度高。
18.答案：（1）西风漂流与南极沿岸环流流经，扰动底层海水，深层的营养盐类物质上泛，浮游生物大量繁殖，磷虾资源丰富。
（2）主要分布在高纬度地区，由高纬度流向低纬度为寒流，降温减湿；自西向东，环绕南极流动。
（3）南极绕极流为寒流，会使南极地区温度降低，加剧南极地区的寒冷。降水减少，加剧干燥程度。
解析：（1）本题考查洋流对渔业资源的影响。根据材料及图示可知，南极辐合带周围有西风漂流与南极沿岸环流流经，加剧扰动底层海水，导致海底深层的营养盐类物质上泛，浮游生物大量繁殖，虾类食物来源丰富，因此磷虾资源丰富。
（2）本题考查南极绕极流的特征。解答本题时从洋流性质及环流方向两个方面来分析。结合图b可知南极绕极流主要分布在高纬度地区，洋流方向为顺时针，流向为自西向东，环绕南极流动。该洋流由高纬度流向低纬度，性质上为寒流，对沿岸气候起到降温减湿的作用。
（3）本题考查南极绕极流对气候的影响。结合上题分析可知，该洋流为寒流，起到降温减湿的作用，因此加剧了南极的寒冷，同时使降水减少，干燥程度加剧。
19.答案：
（1）供给服务：淡水、矿产资源供给；调节服务：气候调节；文化服务：旅游等
（2）来自其他海域的石油泄漏，随着洋流扩散；大气污染物，主要通过大气环流进行传输；水体污染物或垃圾，通过洋流进行传输。
（3）南极地区纬度高，气候寒冷干燥，废弃物难以自然分解；无人类永久定居，清理废弃物难度大；生态环境脆弱，一经破坏，难以恢复。
解析：
（1）南极冰冻圈能够为人类提供淡水与矿产资源等人类所需要的物质，所以南极冰冻圈在供给服务的表现是淡水与矿产资源的供给。并且南极冰冻圈气温较低，能够调节局地气候，所以南极冰冻圈在调节服务的表现是气候的调节。原因南极冰冻圈具有特殊的自然景观，能够为人类提供旅游等服务，所以南极冰冻圈在文化服务的表现是旅游等。
（2）由于南极地区位于大气层内，并且四面临海，因此南极地区污染物的传输途径可能为受大气层内的大气环流进行传输，以及通过海洋的洋流进行传输。南极地区污染物可能来自其他海域的石油泄漏，泄漏的石油随着洋流扩散来到南极，大气污染物可能随着大气环流的传输来到南极，水体污染物或垃圾可能通过洋流的传输来到南极。
（3）南极地区废弃物易长久保存并引发环境问题的原因主要从污染物分解速度，清理污染物难度以及生态环境的角度来进行分析。从污染物分解速度的角度来说，南极地区纬度高，气候寒冷干燥，废弃物难以自然分解，污染物分解速度慢。从清理污染物难度的角度来说，由于南极地区纬度高，气候寒冷干燥，无人类永久定居，清理废弃物难度大。从生态环境的角度来说，南极地区生态环境脆弱，一经破坏，难以恢复。

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