《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)行了無冰區(qū)地貌發(fā)育與晚更新世以來環(huán)境演變研究。
南極無冰區(qū)生態(tài)地質(zhì)學(xué)是以海洋生物糞土層為過去生態(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)造變動等地形地貌典型特征的現(xiàn)場調(diào)查，來探索宏觀的生態(tài)、氣候與環(huán)境變化的主題。目前，南極無冰區(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)量在過去幾十年發(fā)生了顯著變化。為理解這些變化的驅(qū)動機(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人類引起的變化放在更長時(shí)間尺度框架內(nèi)去解讀。對極地沉積物中保存完好的脊椎動物骨骼、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對千年來極地海洋脊椎動物的影響并有助于區(qū)分二者的作用。此外，海鳥海獸在極地海陸環(huán)境中扮演重要的傳輸者角色，它們從海洋轉(zhuǎn)移大量營養(yǎng)物質(zhì)和污染物到陸地，從而對陸地生態(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)上新世早期以來冰蓋進(jìn)退的歷史過程。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有超過現(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豐富的孢粉化石，對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)中新世以來古氣候環(huán)境和古生態(tài)的演化過程。
《南極大氣觀測與氣候研究》包括我國開展南極大氣科學(xué)考察取得的顯著進(jìn)展。1985年和1989年中國在南極建立了南極長城氣象站和中山氣象臺。1993年在中山站安裝國際標(biāo)準(zhǔn)的臭氧光譜儀，開始了大氣臭氧總量和紫外輻射的觀測，并延續(xù)至今。在國際極地年期間，在中山站建成了大氣本底站，開始了溫室氣體長期觀測。2002年以來，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)星傳輸資料的自動氣象站，獲取的資料在國內(nèi)外研究中已得到應(yīng)用。中國南極大氣科學(xué)研究是近30年來在我國有較大進(jìn)展的科學(xué)領(lǐng)域，對南極地區(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、能量平衡過程、溫室氣體的本底特征和臭氧洞形成過程、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)境對東亞環(huán)流和中國天氣氣候的影響等方面開展了一系列的研究，取得了很多國內(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我國天氣氣候和可持續(xù)發(fā)展影響的認(rèn)識。代表性成果包括：長城站、中山站和昆侖站氣候特征；海冰反照率；長城站、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；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)測與研究》包括中國科學(xué)家在潮間帶群落動態(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。中國的吳寶玲、魏江春、俞建鑾、張坤誠、黃鳳鵬等生物學(xué)家對南極生物學(xué)的考察和研究，除在其他國家的科學(xué)站上進(jìn)行了一些工作外，主要是在南極長城站和南設(shè)得蘭群島地區(qū)進(jìn)行。研究內(nèi)容包括：潮間帶生物、藻類區(qū)系、底棲動物、冰雪生物、陸生植物、飛行生物等領(lǐng)域，同時(shí)也注意到人類活動對南極生物的潛在威脅，認(rèn)識到保護(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影響等。
近年來，國際南極生態(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)”國際研究計(jì)劃（Antarctic Ecosystem，AntEco），重點(diǎn)關(guān)注過去和現(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，迄今已對長城、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)的一些問題。2014年研究論文發(fā)表在國際權(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。具體研究內(nèi)容包括：早期生理、心理適應(yīng)性、勞動衛(wèi)生和營養(yǎng)膳食等多學(xué)科綜合研究；長城站、中山站和昆侖站不同環(huán)境因子對考察隊(duì)員的影響及其機(jī)制研究；長期居留南極中山站和長城站對越冬隊(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。
