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CSTAR 171
4.3.3 南极巡天望远镜AST3 173
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