南极普里兹湾及其邻近海域水团研究

普里兹湾及其邻近海域是中国南大洋调查研究的传统优势海域与重点区域。围绕夏季表层水、冬季水、陆架水、绕极深层水、南极底层水、普里兹湾底层水、冰架水等研究海区主要水团的特征和分布,总结了前人在南极普里兹湾及其邻近海域基于调查资料开展的水团研究中所取得的成果。研究表明,前人在对陆架水的示性指标界定上,将陆架水是否区分为高盐陆架水和低盐陆架水存在较大争议,在高盐陆架水和普里兹湾底层水的定义上存在重叠;目前尚没有证据表明绕极深层水向南可以伸展到普里兹湾的陆架区域,也没有发现在普里兹湾附近海域生成南极底层水的直接证据。     

南极普里兹湾海域水文特征研究──夏季温、盐分布特征及底层水形成的探讨

分析普里兹湾及其附近海域温、盐分布特征，提出在艾默里冰架外侧有一片温暖水域。指出：１、变性极大的南极绕极深层水的前沿混合水可以影响到陆架上的南纬６７°左右；２、在两个“ＣＴＤ”探头直达海底的测站，深层观测到了温度为负值、盐度为３４．６７。据此，作者指出该水体属于南极底层水。此外，还对整个海区的跃层现象进行分类，计算了跃层的强度、厚度和深度。     

南极普里兹湾区环流与混合的研究

Mosby(1934)指出,如果南极区的陆架水由于海冰的形成而变得足够咸,那么该陆架水将因其密度较大而沿着大陆坡下沉,并因此而形成底层水。当然,在南极周围的海域中，由于较高密度的海水下沉而引起的混合过程是十分复杂的。由于南极底层水( Antarctic Bottom Water,AABW)的主要源区在威德尔海,故以往研究者对于这种混合过程的研究多数集中于威德尔海( Foster et al.,1987)。 至于位于印度洋扇形区的普里兹湾及其邻近海区,一般认为这种类型的海水混合过程实际上并不强烈。Smith et al.,(1984)曾经根据1980-1981年澳大利亚对普里兹湾区的考察资料,分析了这一区域的水团和环流。他们认为,在这一区域中,南极底层水的主要部分源于威德尔海和罗斯海。Middleton and Humphries (1989)利用澳大利亚1981-1985年夏天对普里兹湾海区的考察资料,分析了那里的混合过程,他们认为那里的绕极深层水(CDW)在周期性的上升流过程(它与潮汐和陆架波有关)的参与下与陆架上较冷的陆架水(SW,它与陆架上的海冰形成有关)相混合,形成了低温、高盐的混合水,这种混合水被称为普里兹湾底层水(PBBW),他们认为在多数年份中,这一混合过程可能对普里兹湾中活跃的底层水的形成起主导作用。 在上一篇文章(乐肯堂等,1996:以下简称“上文”)中,我们以中国第六次(CNARE-Ⅵ)和第七次(CNARE-Ⅶ)南极考察中所获得的温、盐资料为基础,并结合有关的化学要素资料,对普里兹湾区的水团分布特性进行了分析。分析结果表明,1991年1月,在普里兹湾外的陆架底部确实存在着上述的PBBW,且这一较重(密度较大)的水有可能沿着大陆坡下滑而达到800m以下的水层。 在本文中,我们仍以上述考察资料为基础,对普里兹湾区的环流和混合过程进行分析,进一步探讨普里兹湾区底层水形成的可能方式。本文所用的考察资料和站位均与“上文”相同,故相同部分不再赘述。     

变性绕极深层水入侵时南极普里兹湾湍流混合特征研究

基于中国第28、29和31次南极科学考察中的CTD数据,利用Thorpe尺度方法计算了普里兹湾及其附近海域湍动能耗散率,分析了其分布特征,并对当地的水团结构进行研究。结果表明,普里兹湾及其附近海域中,前两个航次观测中次表层湍动能耗散率强度在陆架坡折区域达到最大。在水团分布方面,在第28和29航次中均观测到了变性绕极深层水陆架入侵现象,水团分别向上涌升至海表以下100 m和200 m深度,向南均可达到67.5°S处。普里兹湾陆架坡折区域次表层湍动能耗散率强度分布与当地水团结构存在良好对应关系。研究认为变性绕极深层水入侵陆架,会使该深度水体变得不稳定,发生水体交换现象,最终造成该区域湍流混合强度加强。     

南极普里兹湾附近73°E断面水文结构及多年变化

根据 2 0 0 2 ,2 0 0 0和 1999年中国南极考察和 1992年澳大利亚南极考察资料 ,分析了普里兹湾 73°E断面水团与地转流的结构及其多年变化 :(1)该断面上水团主要有南极表层水、绕极深层水、南极底层水和陆架水 ;(2 )南极表层水 1999,2 0 0 0年向北扩展最强 ,2 0 0 2年向北扩展最弱 ,绕极深层水 2 0 0 2年向南扩展也较强 ,1999和 1992年绕极深层水向南扩展较弱 ,南极底层水 ,位温在 - 0 .3～- 0 .4℃ ,盐度在 34.6 6左右 ,主要是本地形成 ,而 1992年高盐底层水可能来源于其他原因 ;(3)该海域深层水呈显著的升温 ,增暖率约为 0 .0 0 7～ 0 .0 0 8℃ /a;(4 )南极陆坡锋的强度和位置 ,与南极表层水的北向扩展和绕极深层水的变化一致 ;(5 ) 6 2°S～ 6 6°S是绕极流的南缘 ,东向流深度可达 2 0 0 0 m,最大流速中心在 6 4.5°S附近 ,2 0 0 0年北移至 6 3.5°S附近 ,最大流速为 3～ 5 cm/s;陆架上 6 8°S附近主要为流速 1cm /s左右的西向流。     

普里兹湾及邻近海域多航次水文特征比较分析

利用第15,16,21,25,26和27次南极考察在普里兹湾及邻近海域所获取的CTD观测数据,对该海域主要水团、典型层面水文要素平面分布等进行了对比分析。研究表明:1)普里兹湾及邻近海域水团主要包括南极表层水、普里兹湾陆架水、绕极深层水和南极底层水。夏季表层水温盐变化显著,没有固定的核心值;绕极深层暖水的分布范围和温盐特征相对比较稳定;南极底层水在各航次中均有出现。2)在陆架水中存在位温低于海面冰点的冰架水和温度低于现场温度的过冷水。冰架水主要分布在冰架前缘和70°30′E断面上,沿70°30′E断面最北可扩展至陆坡附近;过冷水主要分布在冰架前缘西部。3)高盐陆架水在普里兹湾存在较少,主要分布在埃默里冰架前缘和73°E断面67°30′~68°45′S范围内,其中S34.62的高盐陆架水均位于73°E断面附近,并沿73°E断面向北扩展至67°30′S附近,盐度最大值为34.64。4)夏季表层温盐分布时空变化特征显著。部分航次埃默里冰架前缘存在一个很强的纬向温度锋面,最高温度达到3.55°C。5)绕极深层水在第15航次涌升至100m以浅,涌升最明显的海域在63°00′~64°00′S附近,73°E断面涌升最强。     

普里兹湾及邻近海区水团和环流研究述评

普里兹湾是南极大陆周围仅次于威德尔海和罗斯海的最大海湾，位于印度洋扇形区。自１９５７年的国际地球物理年以来，同在南大洋其他海区一洋，在该海区开展了多次国际联合考察。我国自１９８９年起对普里兹湾区海洋学问题已连续进行了４次考察，取得了若干资料。在普里兹湾陆架上，早期的观测结果［１７，２７］，认为表层水异常温暖和深层水异常冷。１９６７年，在前苏联“Ｏｂ”号的第１２次南大洋考察中，制定了普里兹湾区的专题调查计划，以便解决上述问题。这次对普里兹湾考察的结果表明，表层的热盐结构类似于前几次考察（Ｇｒｌｇｏ…     

南极半岛周边海域水团及水交换的研究

利用中国第34次南极考察于2018年1–2月在南极半岛周边海域获得的温盐、海流现场观测数据，分析了调查区域主要水团及水交换特征。结果表明，观测区域内主要存在南极表层水、绕极深层水、暖深层水、南极底层水、布兰斯菲尔德海峡底层水。威德尔海的暖深层水、威德尔海深层水通过南奥克尼海台东侧的奥克尼通道、布鲁斯通道和南奥克尼海台西侧的埃斯佩里兹通道进入斯科舍海，其中奥克尼通道的深层海流最强，流速最大可达0.25 m/s，密度较大的威德尔海深层水可以通过此通道进入斯科舍海；布鲁斯通道海流流速约为0.13 m/s，通过此通道的暖深层水位势温度较高；埃斯佩里兹通道海流流速约为0.10 m/s，通过此通道的暖深层水位势温度最低，威德尔海深层水密度最小。在南奥克尼海台东西两侧均观测到南向和北向的海流，但整体上来看，向北的海流和水交换更强。水体进入斯科舍海后，沿着南斯科舍海岭的北侧向西北方向流动，流速约为0.21 m/s。德雷克海峡中的南极绕极流仅有一部分向东进入斯科舍海南部海域，且受到向西流动的暖深层水、威德尔海深层水的影响，斯科舍海南部海域的绕极深层水明显比德雷克海峡中绕极深层水的高温高盐性质弱；受到南极绕极流的影响，南斯科舍海岭北侧的威德尔海深层水比南侧暖。南斯科舍海岭上的水体可能受到北侧绕极深层水、暖深层水，西侧陆架水，东侧冬季水的影响，因此海岭上水体结构较为复杂。     

中国南大洋水团、环流和海冰研究进展(1995-2002)

总结了1995年以来中国在南大洋物理海洋学研究和南极海冰研究中所取得的成果。普里兹湾海区是中国南大洋研究的重点区域，研究表明，在该海区存在显著的深层水涌升和陆架水北扩现象，某些年份深层水与陆架水混合后产生了较重的水体，但是尚未发现生成南极底层水的直接证据。在普里兹湾所处的印度洋区段，亚热带锋、亚南极锋和极锋表现出显著的时空变化，特别是不同年份的锋面位置存在较大的摆动。该海区的南极绕极流既是风生的，也受到密度场的影响。在凯尔盖朗海台的地形引导作用下，南极绕极流表现出显著的非纬向性特征。南极海冰除了显著的季节变化以外，也表现出长期变化的趋势。此变化与海洋、大气中的其它变化有一定的相关性，表现为两极海冰涛动、南方海洋涛动等多种变化模态，对我国气候也有一定的影响。     

南极普里兹湾及其邻近海域的水文结构特征和底层水的来源

利用中国第九次南大洋考察中南极普里兹湾及其邻近海域的CTD资料,分析研究了调查海域的水文结构特征及其该区南极底层水(AABW)的来源.研究结果表明,在研究海域,深水洋区近表层流由西向东流,而在普里兹湾内存在一个气旋型涡.水文结构中最明显的海洋学特征是:(1)绕极深层水(CDW)的涌升现象明显,涌升最强的位置是麦克罗伯逊地以北海域,最明显的深度是50～200m层,暖水涌升将冬季冷水分隔成南北两部分,并在其中形成孤立的暖水块;(2)陆缘水边界明显,这是绕极深层水与南极冷水之间形成的锋面,一般处在次表层水中,大致位于64°～66°S之间;(3)存在着双跃层结构.观测期间,普里兹湾以北探水海域存在着南极底层水,其来源可能有二:一为当地形成,二为源于威德尔海和罗斯海.