《南極古氣候環(huán)境與古生態(tài)地質(zhì)學(xué)研究》包括：張青松于上世紀(jì)八十年代初在澳大利亞凱西站和戴維斯站進(jìn)行的多學(xué)科綜合考察。長(zhǎng)城站和中山站建成后，張青松、謝又予、崔之久等7名專家先后對(duì)喬治王島和拉斯曼丘陵進(jìn)行了考察，探明了喬治王島中—新生代古生物古生境，以及植物群孢粉組合特征等，還進(jìn)行了無(wú)冰區(qū)地貌發(fā)育與晚更新世以來(lái)環(huán)境演變研究。
南極無(wú)冰區(qū)生態(tài)地質(zhì)學(xué)是以海洋生物糞土層為過(guò)去生態(tài)環(huán)境信息記錄的新載體，應(yīng)用第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)、元素和同位素地球化學(xué)、沉積學(xué)、礦物學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)等經(jīng)典的地質(zhì)學(xué)方法與生態(tài)學(xué)、古氣候?qū)W、動(dòng)植物學(xué)、微生物學(xué)、有機(jī)地球化學(xué)以及高新技術(shù)等多學(xué)科交叉的方法，運(yùn)用微觀的生物地球化學(xué)記錄，結(jié)合海平面升降、構(gòu)造變動(dòng)等地形地貌典型特征的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，來(lái)探索宏觀的生態(tài)、氣候與環(huán)境變化的主題。目前，南極無(wú)冰區(qū)生態(tài)地質(zhì)學(xué)已成為地球系統(tǒng)科學(xué)和全球變化科學(xué)這兩個(gè)新興科學(xué)前沿領(lǐng)域一個(gè)新的研究方向。極地生物對(duì)氣候環(huán)境變化的響應(yīng)在全球變化研究中日益受到重視。南極企鵝、海豹和磷蝦的數(shù)量在過(guò)去幾十年發(fā)生了顯著變化。為理解這些變化的驅(qū)動(dòng)機(jī)理，區(qū)分自然和人類因素尤為重要。研究人類涉足極地之前的生態(tài)變化將有助于把近來(lái)人類引起的變化放在更長(zhǎng)時(shí)間尺度框架內(nèi)去解讀。對(duì)極地沉積物中保存完好的脊椎動(dòng)物骨骼、毛發(fā)、羽毛等生物遺跡和糞土沉積物的分析，可以利用生物地球化學(xué)標(biāo)志物查明自然和人類活動(dòng)對(duì)千年來(lái)極地海洋脊椎動(dòng)物的影響并有助于區(qū)分二者的作用。此外，海鳥(niǎo)海獸在極地海陸環(huán)境中扮演重要的傳輸者角色，它們從海洋轉(zhuǎn)移大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和污染物到陸地，從而對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生重要的影響。
在格羅夫山綜合考察中，綜合冰川地質(zhì)地貌的風(fēng)蝕與冰蝕特征，極寒冷荒漠土壤的形成年代，沉積巖轉(zhuǎn)石的沉積環(huán)境分析、沉積巖和土壤中的孢粉組合的古氣候環(huán)境及年代分析，以及原地生成宇宙成因核素等多種方法手段的研究結(jié)果，可以詳細(xì)描述格羅夫山地區(qū)上新世早期以來(lái)冰蓋進(jìn)退的歷史過(guò)程。東南極大冰蓋形成以后并非穩(wěn)定演化至今。在上新世早期以前，東南極內(nèi)陸冰蓋曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)大規(guī)模的消融，即東南極大陸冰川的前緣至少曾經(jīng)退縮到格羅夫山地區(qū)，距現(xiàn)今冰蓋邊緣400公里。當(dāng)時(shí)的冰蓋規(guī)模甚至不到現(xiàn)今的三分之一。之后，東南極冰蓋又迅速膨脹，到距今2.3Ma時(shí)，冰面至少超過(guò)現(xiàn)今高度約400米。以后冰面緩慢平穩(wěn)下降，至1.6Ma時(shí)，東南極冰蓋進(jìn)入第四紀(jì)振蕩期，但重新上升的冰面再也沒(méi)有超過(guò)現(xiàn)今高度的100米以上。
東南極蘭伯特地塹兩側(cè)新生代沉積物具有相對(duì)豐富的孢粉化石，對(duì)這些地層的孢粉研究不僅可以提供年代學(xué)證據(jù)，還可以恢復(fù)當(dāng)時(shí)的古植被和古環(huán)境，是研究氣候環(huán)境變化及東南極冰蓋歷史演化的直接證據(jù)。研究者根據(jù)北查爾斯王子山的主要露頭采集的樣品進(jìn)行孢粉鑒定及組合分析，恢復(fù)了該區(qū)中新世以來(lái)古氣候環(huán)境和古生態(tài)的演化過(guò)程。
《南極大氣觀測(cè)與氣候研究》包括我國(guó)開(kāi)展南極大氣科學(xué)考察取得的顯著進(jìn)展。1985年和1989年中國(guó)在南極建立了南極長(zhǎng)城氣象站和中山氣象臺(tái)。1993年在中山站安裝國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的臭氧光譜儀，開(kāi)始了大氣臭氧總量和紫外輻射的觀測(cè)，并延續(xù)至今。在國(guó)際極地年期間，在中山站建成了大氣本底站，開(kāi)始了溫室氣體長(zhǎng)期觀測(cè)。2002年以來(lái)，在中山站到泰山站和昆侖站的斷面上，先后安裝了6套由衛(wèi)星傳輸資料的自動(dòng)氣象站，獲取的資料在國(guó)內(nèi)外研究中已得到應(yīng)用。中國(guó)南極大氣科學(xué)研究是近30年來(lái)在我國(guó)有較大進(jìn)展的科學(xué)領(lǐng)域，對(duì)南極地區(qū)近代氣候的變化規(guī)律、大氣邊界層物理和海冰氣相互作用冰雪、能量平衡過(guò)程、溫室氣體的本底特征和臭氧洞形成過(guò)程、南極考察氣象業(yè)務(wù)天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)、南極大氣環(huán)境對(duì)東亞環(huán)流和中國(guó)天氣氣候的影響等方面開(kāi)展了一系列的研究，取得了很多國(guó)內(nèi)外有影響的研究成果，加深了南極氣候在全球變化中作用及其對(duì)我國(guó)天氣氣候和可持續(xù)發(fā)展影響的認(rèn)識(shí)。代表性成果包括：長(zhǎng)城站、中山站和昆侖站氣候特征；海冰反照率；長(zhǎng)城站、中山站天氣預(yù)報(bào)；南極海冰變化與大氣環(huán)流的關(guān)系；南極臭氧洞變化及其趨勢(shì)；南極臭氧洞的垂直結(jié)構(gòu)；地面臭氧本底特征；二氧化碳的本底特征；一氧化碳本底濃度；南極近地層湍流參數(shù)；大氣邊界層結(jié)構(gòu)；中山站對(duì)流邊界層高度；東南極冰蓋邊界層結(jié)構(gòu)；南極苔原溫室氣體通量；南極海冰對(duì)我夏季天氣的可能影響；南極溫度變化與繞極流；南極大氣模擬；南極大氣模擬等。
《南極站點(diǎn)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)與研究》包括中國(guó)科學(xué)家在潮間帶群落動(dòng)態(tài)生態(tài)學(xué)的系列演替，南極生物的生態(tài)分布，生物生產(chǎn)力，食物鏈等方面獲得的大量數(shù)據(jù)和豐富的研究成果。中國(guó)的吳寶玲、魏江春、俞建鑾、張坤誠(chéng)、黃鳳鵬等生物學(xué)家對(duì)南極生物學(xué)的考察和研究，除在其他國(guó)家的科學(xué)站上進(jìn)行了一些工作外，主要是在南極長(zhǎng)城站和南設(shè)得蘭群島地區(qū)進(jìn)行。研究?jī)?nèi)容包括：潮間帶生物、藻類區(qū)系、底棲動(dòng)物、冰雪生物、陸生植物、飛行生物等領(lǐng)域，同時(shí)也注意到人類活動(dòng)對(duì)南極生物的潛在威脅，認(rèn)識(shí)到保護(hù)南極的生物資源與環(huán)境已成為刻不容緩的任務(wù)。趙俊琳副教授于1986至1989年在長(zhǎng)城站和中山站區(qū)進(jìn)行了環(huán)境地球化學(xué)考察與研究。我國(guó)南極生態(tài)環(huán)境科學(xué)重要研究進(jìn)展包括：南極地衣物種資源收集及生態(tài)功能分析；微生物群落分布與結(jié)構(gòu)特征；潮間帶生態(tài)系結(jié)構(gòu)與功能；冰藻群落及環(huán)境相關(guān)性研究；近岸海洋環(huán)境及浮游生物群落變化特征；污染物分布及人類活動(dòng)影響等。
近年來(lái)，國(guó)際南極生態(tài)系統(tǒng)研究已逐步向更為系統(tǒng)和全面的方向發(fā)展。SCAR于2012年提出的“南極生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與適應(yīng)臨界值”國(guó)際研究計(jì)劃（Antarctic Thresholds-Ecosystem Resilience and Adaptation （AnT-ERA）Implementation plan, 2012），旨在分子、種群和生態(tài)系統(tǒng)三個(gè)層面促進(jìn)對(duì)南大洋、淡水和陸地生態(tài)系統(tǒng)變化的了解；2013年，SCAR提出了“南極生態(tài)系統(tǒng)”國(guó)際研究計(jì)劃（Antarctic Ecosystem，AntEco），重點(diǎn)關(guān)注過(guò)去和現(xiàn)在的南極所有環(huán)境類型中的生物多樣性狀況（State of the Antarctic Ecosystem Implementation Plan，2013）。
《南極考察人員生理心理適應(yīng)性研究》包括我國(guó)南極醫(yī)學(xué)研究歷程與新成果。隨建站初期的起步發(fā)展，迄今已對(duì)長(zhǎng)城、中山和昆侖站的454名考察隊(duì)員進(jìn)行了系統(tǒng)的生理和心理的適應(yīng)性研究，獲得了不同環(huán)境、考察時(shí)間和任務(wù)下的我國(guó)隊(duì)員生理心理適應(yīng)模式，為考察隊(duì)員的選拔、適應(yīng)、防護(hù)、站務(wù)管理和有關(guān)政策制定等提供科學(xué)依據(jù)，并探討了南極特殊環(huán)境下生命科學(xué)的一些問(wèn)題。2014年研究論文發(fā)表在國(guó)際權(quán)威期刊“分子精神病學(xué)”（Molecular Psychiatry, IF:15.14）上，它為揭示人類表型變化與機(jī)制之間的聯(lián)系提供了新的方法。具體研究?jī)?nèi)容包括：早期生理、心理適應(yīng)性、勞動(dòng)衛(wèi)生和營(yíng)養(yǎng)膳食等多學(xué)科綜合研究；長(zhǎng)城站、中山站和昆侖站不同環(huán)境因子對(duì)考察隊(duì)員的影響及其機(jī)制研究；長(zhǎng)期居留南極中山站和長(zhǎng)城站對(duì)越冬隊(duì)員生理和心理的影響；南極冰穹A低氧復(fù)合高寒環(huán)境對(duì)考察隊(duì)員的交互作用（昆侖站）；西藏高原低氧易感冰蓋考察預(yù)選隊(duì)員篩查選拔冰蓋考察隊(duì)員；模擬高海拔低氧環(huán)境進(jìn)行深入低氧應(yīng)激機(jī)制研究等。
