普里兹湾及邻近海区表层沉积硅藻分布与环境分析

表层沉积物中硅藻的分布及组合特征对于研究相应的海洋环境有着重要的意义。东南极普里兹湾及其附近海域的22站表层沉积物中鉴定出硅藻36种,分属13属,其中Fragilariopsis curta在普里兹湾内占36.76%~66.36%,Fragilariopsis kerguelensis在湾外开阔水域占54.33%~70.95%。除趋势对应分析(DCA)显示研究区主要的10种硅藻分为开放水域种组合、近海冰种组合和海冰种组合,其表层沉积硅藻组合分布也分成3个区。作为硅藻极地开放海洋指示种的Fragilariopsis kerguelensis分布在普里兹湾外的深海平原,受湾内冰架水的限制,不能向湾内扩散;作为硅藻海冰指示种的Fragilariopsis curta主要分布在普里兹湾内的陆架上,受南极表层水和海冰的影响较重,在湾外受深水溶解作用而急剧减少;作为硅藻近海冰指示种的Thalassiosira antarctica的出现是受普里兹环流、冰架水和海冰的控制。研究区硅藻的组成和分布反映和验证了区域内环流的分布和扩散极限。     

南极冰藻逆境适应性机理的研究进展

<正>1956年,Bunt等[1]在南极莫森站附近海域首先观察到了海冰中的有色物质——冰藻,它主要是指生活在南极极端环境海冰中的一大类微型藻类(简称冰藻)。进入20世纪90年代,随着"南极海冰区生态学研究计划"和"南极海冰区近岸和陆架系统生     

紫外辐射（UVB）胁迫下南极硅藻Phaeodactylumtricornutum ICE-H的生理生化与抗氧化活性响应

对分离自南极海冰的南极硅藻Phaeodactylum tricornutum ICE-H实施一定强度的中波紫外线(UVB)(70μw/cm²)辐射(0～7 d),研究了其生理生化指标的变化情况,并了解了UVB辐射对其生长及生物组成的影响。结果表明：(1)在UVB胁迫下,该南极硅藻生长速率下降,干重减少,总蛋白含量降低,总脂含量增加;(2)总单不饱和脂肪酸(MUFA)含量降低,总多不饱和脂肪酸(PUFA)含量升高;(3)叶绿素a、叶绿素b及总叶绿素含量均降低;(4)抗氧化系统作用相应明显,活性氧自由基(ROS)生成速率增加,丙二醛(MDA)大量产生及总超氧化物歧化酶(SOD)大量累积。本研究为进一步认识南极硅藻Phaeodactylum tricornutum ICE-H应对UVB辐射的机理以及南极生态系统对UV-B辐射响应提供启示。     

南极微生物低温酶的研究进展

南极微生物 ,包括细菌、酵母及丝状真菌等 ,不但在南极的生态系统及物质的生物地球化学循环中扮演了重要角色 ,在基础研究和开发应用方面也具有广阔的前景。由于南极独特的地理位置及气候特征 ,形成了一个干燥、酷寒、强辐射的自然环境 ,生存于其中的微生物必然具备了相应独特的分子生物学和生理生化特性 ,如嗜盐和耐盐、嗜冷和适冷等特性。南极生物学研究的重点多侧重于生态和环境方面 ,即使进入２０世纪９０年代后期仍是如此 ,但随着ＥＡＳＩＺ（南极海冰区生态学研究）计划和ＣＳ ＥＡＳＩＺ（南极海冰区近岸和陆架系统生态学研究）计划…     

南极海冰变化及其气候效应研究述评

南极海冰是全球气候系统的重要组成部分。不同于北极海冰的快速减少,近40年来,南极海冰范围在2014年前是缓慢增加、后是突变减少。单一的大尺度大气环流因素无法解释南极海冰的长期变化趋势,海洋?大气相互作用对海冰的耦合影响还未得到充分研究。受南极海冰厚度遥感观测和数值模拟能力所限,现有数据仍无法准确量化全球变化背景下南极海冰的厚度和体积变化;目前南极海冰变化的气候效应还未充分明确。当前国内外对南极海冰研究的不足迫切要求发展长期可靠的南极海冰厚度数据,以突破南极海冰体积变化研究的难题,同时应综合考虑多气候模态和海气系统耦合的作用,研究南极海冰变化的机制及其气候效应。     

南极海冰边缘区密集度的年际变化与西风的Ekman输运

为了揭示南极海冰年际变化的机制,利用南极海冰边缘区密集度和海面风资料,选择南极海冰边缘区海冰密集度年际变化较大的5个海区进行统计分析.研究表明：南半球冬季在这5个海区海冰密集度年际变化与南侧西风的年际变化有较密切的关系,南半球冬季南极海冰边缘区南侧西风形成向北的Ekman输运对海冰边缘区的海冰密集度有重要的影响,这种影响在南太平洋和南大西洋比在南印度洋东部更明显.     

2016年南极海冰破纪录减少及其成因的研究综述

近几十年来,在全球变暖背景下,北极海冰不断减少,但南极海冰却在小幅增加。正当人们试图解释南极海冰这一"变暖悖论"时,2016年末南极海冰范围却突然跌破纪录,达到历史最低。其中,12月海冰减少范围最大,达到2.13×106 km2,相对于1981–2010年的30年平均海冰范围减少了20.5%。这立即引起了科学界的极大关注,人们从大气环流、物理海洋和冰间湖等诸多方面,对其成因进行了大量研究,本文对这些工作进行了归纳总结。结果显示:在大气方面,主要的异常信号包括9–10月的纬向3波异常和11–12月的负位相南半球环状模以及气旋活动增加等,纬向3波大气环流受到热带太平洋和印度洋海温异常的调制,而南半球环状模异常主要是平流层极涡减弱下传导致;海洋方面,南大洋海温较常年偏暖,威德尔海出现了自1976年以来最大的冰间湖,对海冰减少起着不可忽视的作用。然而,当前的研究难以说明这一极端事件是由全球变暖或其他外部强迫主导,还是由气候系统内部变率产生,亦或者是两者的共同作用。对这些问题的回答直接关系到未来南极海冰趋势的预估,是亟待解决的科学问题和潜在的研究热点。     

南极冰藻谷胱甘肽相关因子的测定

谷胱甘肽系统在清除活性氧和生物保护中发挥重要作用,探讨了南极冰藻胞内谷胱甘肽含量及谷胱甘肽相关酶的活力.采用分光光度法,对24种南极冰藻胞内谷胱甘肽含量、谷胱甘肽合成能力(GPA)、谷胱甘肽还原酶活力等进行测定.测定结果表明,南极蓝藻B-1中谷胱甘肽含量最高;南极衣藻ICE-L和南极硅藻GJ01的谷胱甘肽总产量居前2位;南极冰藻GPA普遍高于常温藻的.南极硅藻GJ01和南极衣藻ICE-L GR活力高于对照组的.培养基的选择表明,f/2培养基适合南极硅藻GJ01的生长,而Provasoli培养基适合南极衣藻ICE-L的生长.可见,南极冰藻成为谷胱甘肽的新来源是有可能的,尤其是南极硅藻GJ01和南极衣藻ICE-L.     

基于高度计数据的南极冰水边界识别算法研究

海冰边缘线是南极海冰监测的重要内容之一。本文基于ENVI RA-2(ENVISAT Radar Altimeter 2)高度计数据开展了南极海冰边缘线提取方法研究。首先根据海冰和海水后向散射系数的不同,利用其各自方差对两者进行区分,获得了冰水分界线;其次通过ENVISAT-ASAR(ENVISAT-Advanced Synthetic Aperture Radar)数据和冰况图对提取的海冰边缘线的正确性进行了验证;最后简要分析了误差存在的原因。研究结果表明,高度计数据在提取大范围海冰边缘线方面具有优势。     

南极海冰快速下降历史事件的时空特征分析

卫星记录以来,南极海冰范围发生5次快速下降事件,研究这5次事件的时空特征,对进一步认识海冰快速下降事件的物理机制具有重要意义。基于海冰范围和海冰密集度的卫星数据,从时间和空间两个维度总结5次南极海冰快速下降事件的特征,再结合大气和海洋各项环境因素的再分析数据,探讨海冰快速下降的影响因素及其驱动过程。结果显示:南极海冰快速下降的空间分布存在季节性差异, 2021年8～12月以及2016年8～12月的春季南极海冰快速下降由别林斯高晋海、威德尔海、印度洋和西太平洋区域的海冰减少所主导; 2010年12月至2011年4月以及1985年12月至1986年4月的夏季南极海冰快速下降由威德尔海、罗斯海沿岸和西太平洋区域的海冰减少所主导;2008年4～8月的冬季南极海冰快速下降则由别林斯高晋海和西太平洋的部分区域的海冰减少所主导。探究影响海冰的环境因素发现,海表面温度和海表面净热通量对海冰减少的热力效应影响具有区域性差异。此外,南极海冰快速下降受阿蒙森低压的影响,相应的海表面风异常既通过经向热输运的热力效应导致海冰减少,也通过风的动力效应驱动海冰漂移使得海冰密集度降低。     

关于全球变化的南极区域性核心计划的建议 引言

在本计划的指南(Weller,1989)中,已经记述了南极在全球变化中的作用。由于南极地区的大气、海冰、海洋之间的相互作用和生物圈通过反馈作用对全球系统的影响,以及生物地球化学循环、深层大洋环流、大气中能量和污染物的传输、海冰质量平衡的变化等等过程,     

基于CMIP6气候变化情景下南极小须鲸(Balaenoptera bonaerensis)在宇航员海栖息地变化分析

南极小须鲸(Balaenopterabonaerensis)作为顶级捕食者,在南大洋生态系统中起着重要调节作用。目前对南极小须鲸的研究大多集中在捕食和季节性迁移上,在栖息地分布以及气候变化对栖息地影响方面研究亟待补充。基于MaxEnt模型和CMIP6的数据,分析了当前情形以及不同排放情景下,到21世纪中期和21世纪末期宇航员海南极小须鲸栖息地的分布和变化。研究结果表明,南极小须鲸主要分布在宇航员海的东部,当前的高度适生区占整个区域的13.96%。深度、海冰密集度和混合层深度最小值是南极小须鲸分布的主要影响因子,三者的累积贡献为60.5%。气候变化情景下南极小须鲸栖息地呈现缩小的趋势。高排放情景下南极小须鲸的栖息地面积减小更快,从21世纪中期到末期这个时期南极小须鲸的栖息地面积减小速率比从当前到21世纪中期快。到本世纪中期,所有情景下的宇航员海东部仍存在南极小须鲸的栖息地;到本世纪末,中排放情景和高排放情景下的宇航员海已不适合南极小须鲸生存,海冰密集度的减小是造成这一现象的主要原因。     

基于Argo浮标的南极海冰范围变化分析

南极海冰的生消冻融与全球气候变化息息相关,多年以来受到国际社会的高度关注。目前已有诸多关于南极海冰范围变化的研究,但大部分是基于卫星遥感影像来展开分析。Argo观测网遍布全球各大洋,为海冰范围研究提供了一种新的思路,即根据浮标GPS点的南部边界推算南极海冰边界,由浮标的年、月累积数据得到南极海冰范围的年际、月际变化规律。对于这种研究思路提出了三种实现方法:(1)绘制专题图,可以清晰直观地看到南极海冰在2—9月间的生消变化情况;(2)利用南极附近浮标GPS点数量占全球比例的变化情况来分析海冰变化规律,在月际变化趋势上与影像数据一致,在年际变化上稍显不足;(3)使用点密度分析方法估计海冰边界,建立基于浮标GPS点密度的海冰-海水分界模型,可得到南极海冰范围变化规律的定量分析结果。浮标数据与影像数据互为补充,可为全球气候变化研究提供更多参考。     

南极冬季威德尔海海冰物理结构与叶绿素a垂直分布特征

2006年8-10月极星号ANT/XXⅢ-7航次,对南极威德尔海西北海域浮冰区进行海冰综合考察,采用海冰物理学、海冰化学和海冰生态学等多学科现场同步观测取样与分析研究新方法。结果显示,测区21个冰站不同冰龄和不同结构类型的海冰冰芯,叶绿素a含量总平均值为16.56μg/dm3,范围为2.10~84.40μg/dm3,叶绿素a相对总量的R值均值为0.79~0.83。冰体叶绿素a含量与分布取决于海冰冰晶物理结构及其所处冰层部位,并和海冰生成环境、冰体发育和成冰过程密切相关。研究结果证实南极冬季海冰叶绿素a含量普遍处于较高水平,海冰冰藻具有较强活性,由此表明从整体上南极冬季海冰具有较高初级生产能力。这对正确分析估算冬季南极海洋生物生产,重新评估南大洋碳通量及其在全球气候变化中的贡献,具有重要科学意义。     

冰岛北部陆架末次冰消期以来基于硅藻的古环境记录

冰岛北部陆架MD99-2271孔沉积硅藻组合呈现暖水硅藻数量增加、冷水硅藻数量减少和这两类硅藻数量周期性此消彼长的特点,反映了气候在趋暖的背景下,冷暖交替的过程。通过该区温度指数Rw/wc值(暖水硅藻种含量与海冰种及暖水种含量总和的比值)的变化,重建了冰岛北部陆架古海洋环境:Blling-Allerd暖期时,暖水硅藻T.nitzschioides含量较高,表明印明格暖流对研究区的影响较强;随着暖水硅藻含量减少,海冰硅藻F.cylindrus和T.bulbosa的显著增加,此时暖流强度减弱,东格陵兰寒流明显增强,冰岛北部海域进入末次冰消期以来最冷的时期——Younger Dryas冷期。11cal.kaBP左右暖水硅藻T.nitzschioides和T.oestrupii数量急剧升高,表明该海域海洋环境发生了明显变化,并逐步向全新世大暖期过渡,此时冰岛北部陆架海域现代海洋格局基本形成。全新世大暖期时,硅藻群落表现为暖水种的显著增多,海冰、极地及冷水硅藻较之前明显减少,说明冰岛北部海域主要受北大西洋暖流的分支——印明格暖流的影响,海洋环境较温暖;6cal.kaBP之后东格陵兰寒流逐渐增强,冰岛北部海洋环境转冷,全新世大暖期结束。     

西伯利亚极地海域表层沉积硅藻分布特征及其与海洋环境变量的相关性研究

北冰洋西伯利亚陆架海是北极气候快速变化最为显著的海域之一,而沉积硅藻作为极地海洋生态系统的重要组成部分,对环境变化具有敏感的响应。对楚科奇海、东西伯利亚海和拉普捷夫海表层沉积物开展了硅藻组成鉴定,利用典型对应分析方法分析了硅藻属种与1986～2015年环境变量之间的关系。结果表明,夏季和秋季海冰密集度、表层海水盐度是影响研究区表层硅藻分布特征最主要的因素。此外,根据表层站位与环境变量的典型对应分析,可将西伯利亚极地海域划分为4个区域,分别为海冰硅藻组合带、暖水硅藻组合带、沿岸硅藻组合带和混合硅藻组合带。这些表层站位的分区与相应区域的海流模式有明显的相关性,海冰硅藻组合带仅分布于研究区北部的高纬度地区;暖水硅藻组合带位于受白令水和太平洋海水的分支——阿拉斯加沿岸水影响为主的区域;拉普捷夫海南部的沿岸硅藻组合带则受到河流径流和西伯利亚沿岸流的强烈影响;混合硅藻组合带受极地冷水、海冰覆盖、太平洋暖水和陆地径流的共同影响。     

南极海冰

本文利用1975—1982年南极海冰资料,分析了南极海冰的一般特征及其与南极气候的关系,南极海冰对低层气温的反馈作用和对低压中心路径的影响。     

两极冷源和热带海洋热源的相互作用

两极海冰和热带海洋SST的异常变化对全球气候监测和预报都是极为重要的指标.本文使用了南极、北极海冰月平均距平资料和ENSO事件五要素,即SOI和4个Nino海区的SST月平均距平值,计算了各区海冰之间以及与ENSO事件的逐月移动交叉相关时间序列,分析其变化特征,寻找两个波发生相互作用最强的时期.(1)发现北极海冰在两极海冰相互作用过程中起主导作用.北极海冰异常影响到后期南极海冰的异常变化.(2)赤道中太平洋的海温(SST)与南极威德尔海区的海冰(SPI3)和罗斯海区的海冰(SPI2)有强的相互作用,并且具有明显的周期性变化.SST与SPI3的周期是5～6a,与SPI2的周期是准11a,这些周期变化尺度与它们自身变化的周期有关.当两者周期相近时,在位相差一定的时期发生共振,产生强烈的相互作用最佳时期.     

南极海冰带:全球陆圈和生物圈间的相互作用和反馈作用

1.1 背景及其与全球变化的关系 南极海冰盖的动力学和热力学机制与海气间的热量、水、气体交换错综复杂地联系在一起,因此南极海冰是全球气候系统的因素之一,是影响全球物理和生物系统变化的敏感性指标。由全球变暖造成的海冰范围和密集度的减小将使表面反照率减小而产生一个强烈的正反     

南极半岛Bransfield海峡6kaBP以来的古气候变化及其对ENSO的响应

南极半岛是对全球变暖最敏感的区域之一,研究其全新世以来的气候变化有助于我们理解南大洋高纬地区的气候变化规律。通过中国第28次南极科学考察在南极半岛Bransfield海峡采集的D1-7岩心样品火山灰丰度统计、粗颗粒组分、粒度组分、硅藻海冰种等研究,重建了该岩心5.83ka以来的古海洋与古气候变化。该岩心可识别出13个火山灰层,其主要来源于Deception岛,并与附近的火山灰记录有很好的对应关系。该区域粗颗粒组分和粒度组分指示了9次IRD事件(IRD 1—9,年龄分别为0.84、0.97、1.18、1.89、2.05、2.25、2.45、4.46和5.09ka),在晚全新世,尤其是2.5ka以来,频繁出现的IRD事件响应于ENSO活动的强弱,ENSO活动显著增强时,向南极半岛输送的水汽增多,进而使得南极半岛冰川不稳定性增加,融化速度加快,冰川的排泄增加。晚全新世3.5ka以来,硅藻海冰种含量显著增多,指示海冰扩张;同时,分选级粉砂平均粒径的减小指示底流的减弱,反映了晚全新世以来南极半岛区域气候变冷,西风带北移。