南极中山站近岸海冰生态学研究Ⅳ.海冰营养盐浓度的季节变化及其与生物量

对１９９２年４月至１２月间中山站近海岸海冰营养盐状史以及与生物量的关系进行了分析,为了能与海水中的营养盐进行对比,对海冰融化样的营养盐数据进行了同期冰下海水表层协度的校正。结果显示,海冰中多数层次的硝酸盐浓度低于水下表层海水的浓度,而磷酸盐和硅酸盐浓度则正好相反,亚硝酸盐浓度在观测期间均高于冰下表层海水的浓度。     

南极威德尔海新生期海冰生态结构Ⅰ.叶绿素a与营养盐

１９９２年３－５月极星号ＡＮＴ／Ｘ３秋季航次，对南极威德尔海东北海域浮冰区形成期新冰生态结构进行考察研究。结果表明，海冰物理结构特征与海冰生成环境及其形成过程有很大关系。冰体结构以颗粒冰、柱状冰以及混合冰为主，以颗粒冰为主结构的海冰较多地聚集浮游生物细胞，消耗部分冰中营养盐，柱状冰较少聚集生物细胞，其营养盐波动较小。同时，新形成期海冰中，叶绿素含量普遍低于一年冰，而营养盐含量则较高，基本处于初始状态，由此表明，海冰中生命活动随海冰冰龄增加而不断增强。     

南极普利兹湾夏季不同层次海冰及冰下海水古菌丰度和多样性

为了解南极普里兹湾夏季不同层次海冰及冰下海水中古菌丰度及群落组成,利用荧光原位杂交(filter in situ hybridization, FISH)技术对海冰及海水样品中古菌进行定量研究,通过构建16S rRNA基因文库对不同层次海冰及冰下海水中古菌进行多样性分析,并结合环境因子进行相关性分析。荧光原位杂交结果表明,古菌的平均丰度随着海冰层次的下降呈下降趋势,初步推断可能受海冰中铵离子影响所致;16S rRNA基因文库分析结果表明,仅在海冰底部样品中检测到古菌,且全部16S rRNA基因序列为泉古菌（Crenarchaeota）,与来源于北极海水、海冰中古菌16S rRNA基因序列相似性最高,属于泉古菌海洋类群I（Marine Group I Crenarchaeota）;冰下海水古菌多样性较高,主要归属于泉古菌Marine Group I和广古菌（Euryarchaeote）Marine Group II 、III。     

南极威德尔海新生期海水冰生态结构：Ⅰ.叶绿素a与营养盐

１９９２年３－５月极星号ＡＮＴ／秋季航次，对南极威德尔海东北海域浮冰区形成期新冰生态进行考察研究。结果表明，海冰物理结构特征与海冰生成环境及其形成过程有很大关系。冰体结构以颗粒冰、柱状冰以及混合冰为主，以颗粒冰为主结构的海水较多地聚集浮游生物细胞，消耗部分冰中营养盐，柱状冰较少聚集生物细胞，其营养盐波动较小，同时，新形成期海冰中，叶绿素含量普遍低于一年冰，而营养盐含量则较高，基本处于初始状态，由此     

不同月海冰边界提取算法对南极海冰变化的影响分析

海冰与海水的交界地带是海-冰-气相互作用的重要区域,其变化会影响海洋生物栖息地的联通状态和海洋、大气的交换,确定海冰边界对于分析海冰动态变化具有重要意义[1-2]。被动微波传感器为长期监测海冰变化提供了大尺度的连续观测数据。从经典统计、随机集理论出发,应用三种由被动微波日均海冰密集度数据提取月均海冰边界的方法,分析三种月均边界的差异,以及不同月均边界提取方法对海冰长期变化分析的影响。     

北极拉普捷夫海海冰多年变化研究

拉普捷夫海是北冰洋的边缘海和冰源地,对北冰洋的海冰变化有重要影响。通过分析AMSR-E海冰密集度数据以及NECP-DOE的风场、温度场数据,结果表明拉普捷夫海海冰在2002—2011年经历了如下过程：重冰年(2002—2004)—过渡性质年份(2005—2006) —轻冰年(2007、2009—2011),即冰情由重向轻转变。研究结果也表明拉普捷夫海的冰情轻重与融冰期长短有较好的相关性,融冰期持续时间越短,冰情越重。4个参数,包括海冰距平指数、最小海冰覆盖率、积温、风驱动指数描述了拉普捷夫海的海冰多年变化过程。海冰距平指数是时间（3—11月）平均下的海冰覆盖率距平值,定量给出了各年冰情的轻重;最小海冰覆盖率是夏季海冰的极限情况,变化范围在0.45%—48.73%,发生时间为8月底至10月上旬。积温是上一个冬季气温积累对当年冰情的影响,结果表明积温是影响当年冰情轻重的主要因素。2008年的上一个冬季经历了异常低温,造成当年的异常重冰年。风驱动指数给出了风场对海冰覆盖率变化的短期影响,与同时期其他年份相比,2006年4月、2007年9月均出现了异常强北风,一定程度上造成了2006年融冰开始时间延后、2007年夏季最小海冰覆盖率的明显偏大。     

基于海冰密集度遥感数据的波弗特海海冰时空变化研究

采用美国冰雪数据中心(NSIDC)的日尺度与月尺度海冰密集度数据,将海冰密集度为15%作为阈值确定海冰外缘线位置,提取波弗特海海域的海冰外缘线,计算波弗特海的海冰密集度、海冰范围与海冰面积,然后通过海冰范围与海冰外缘线的年际变化与季节变化来分析波弗特海海冰外缘线退缩的时空变化特征与趋势。实验结果表明,1978—2015年波弗特海的海冰密集度、海冰范围与海冰面积整体变化趋势一致,减少趋势显著。37年来,海冰密集度平均每年减少约0.3%,海冰范围平均每年减少3 235 km2,海冰面积平均每年减少5 084 km2。海冰密集度在1979—1996年无明显减少趋势,1996—2015年减少趋势明显。波弗特海海冰范围一般在9月达到最小值,在11月至次年5月维持在最大值(全冰覆盖状态);海冰面积一般在9月达到最小值,在12月或者1月达到最大值。海冰范围最小值出现时间有延迟的趋势,全冰覆盖状态具有起始时间越来越晚、终止时间越来越早、持续时间越来越短的趋势,平均持续天数为212 d。     

北极迅速变暖条件下西北航道的海冰分布变化特征

北极近年迅速变暖使西北航道的通航成为可能。本文利用AMSR-E的6.25km分辨率日平均海冰密集度卫星数据研究了2002-2008年北极西北航道的海冰密集度变化特征。通过统计分析沿西北航线冰障关键流段代表站点的融化期、轻冰期、无冰期、无冰天数和轻冰天数,以及海冰分布和变化的某些细节,加深了对西北航道海冰季节变化和年际变化以及空间分布的主要特征,特别是与通航相关的冰情信息的了解。研究指出西北航道南路比北路容易开通;各线路冰障流段存在的时间呈减小趋势,整条线路无冰/轻冰天数呈增加趋势;冰间湖和冰间水道的产生和发展在很大程度上可能会影响到整个航路的融冰开始时间。     

南极海冰的时空变化特征

依据Hadley中心提供的全球海冰密集度格点资料 ,利用诊断分析方法 ,对近 35年来南极海冰的时空变化特征进行了研究。研究表明 ,在南极地区 ,海冰平均北界和海冰总面积的变化基本一致 ,可以用海冰北界来研究南极海冰的时空变化特征。南极海冰最多和最少期分别出现在 9月和 2月 ;威德尔海和罗斯海地区海冰最多、变化最大 ,南极半岛地区海冰最少 ,变化也小 ;近 35年来环南极地区的海冰有明显的减少趋势。南极海冰变化的时空多样性十分明显 ,存在着 5个变化不同的区域 ,其中有两个区域近 35年来海冰范围扩大 ,面积增加 ,而另三个区域则海冰范围缩小 ,面积减少。不同区域的海冰都存在着较明显的 2- 3年和 5- 7年主振荡周期。南极海冰时空变化特征的研究对进一步认识南极地区海 冰 气相互作用的物理过程 ,讨论南极海冰变异与大气环流和天气气候的关系有重要意义     

南极中山站近岸海冰生态学研究Ⅲ.冰藻优势种的季节变化及其与冰下浮游植物的关系

自１９９２年４月１２日至１２月３０日对中山站以西内拉峡湾海冰和冰下水柱中藻类优势种组成和丰度进行了测定。４月份和１１月中旬至１２月中旬冰柱和水柱（０～５０ｍ）藻类丰度高达１０８～１０９ｃｅｌｓ／ｍ２。冰藻的普遍或季节性优势种主要包括Ａｍｐｈｉｐｒｏｒａｋｊｅｌｍａｎｉ、Ｂｅｒｋｅｌｅｙａｒｕｔｉｌａｎｓ、Ｎａｖｉｃｕｌａｇｌａｃｉｅｉ、Ｎｉｔｚｓｃｈｉａｂａｒｋｌｅｙｉ、Ｎ．ｃｙｌｉｎｄｒｕｓ、Ｎ．ｌｅｃｏｉｎｔｅｉ和Ｎｉｔｚｓｃｈｉａｓｐ．。由于藻类结合入冰后自身的演替，春－夏季海冰剖面中所记录的优势种组成并不能准确反映冰底优势种的季节演替过程。从冰底和水表藻种组成的对比表明，两者仅在春末冰底冰藻水华期间具有较强的相似性。秋、春季冰底冰藻水华的形成以现场生长为主，夏初冰藻释放入水后对冰下浮游植物的播种作用不明显。     

南极中山站近岸海域生态环境监测与研究

1998年 1 2月 1 1日至 1 999年 1月 1 3日在中山站近岸海域进行了一次较为全面的生态环境监测 ,监测内容包括∶ p H、T、盐度 (电导率 )、浊度、DO、COD、营养盐 (NO3 - N、NO2 - N、NH4 -N和 PO4 - P)和叶绿素 ,部分监测站位海水样品分层采集 ;其间还进行两次中山站区排污口生活污水连续 2 4小时监测。结果表明 ,冰缝间以及海冰底层下 1 m内的海水为各种环境理化因子的急剧变化层 ,大于冰底 1 m深的海水中的各要素变化梯度趋于平稳 ,营养盐垂直分布具有一定规律。p H和 DO为一类海水水质 ,无机氮属一、二类水质 ,无机磷属超三类水质 ,表层海水中叶绿素 a的平均值为 0 .6 71 mg/m3。中山站排放的生活污水中 COD、p H和悬浮物均符合我国的废污水排放标准 ,仅无机磷超一级排放标准。文中还探讨了在中山站近岸海域开展生态环境监测的监测方法     

南极中山站近岸海冰生态学研究 Ⅱ．1992年冰下水柱浮游植物生物量的季节变化及其与环境因子的关系

自１９９２年４月１２日至１２月３０日对中山站附近内拉峡湾冰下水柱中浮游植物生物量以及环境因子的季节变化进行了测定。水中叶绿素ａ含量在０．０３－２１．４０ｍｇ／ｍ３之间波动，在覆冰期间，生物量基本上随深度的增加而下降；５－９月份各层次的生物量普遍低于０．５ｍｇ／ｍ３，８－９月份低于０．１ｍｇ／ｍ３。各层次中以水表含量的季节变化最为明显，成冰后在９月份形成低谷，于１２月中旬紧接着冰底水华的消失而形成单一峰值。生物量中微型浮游植物（＜２０μｍ）的比重在４－９月份的多数层次占有一半以上，１０月份后随着生物量的上升而下降，在水华期水表的比重最低，仅占总量的３．２％。其柱总生物量基本上与冰中生物量处于同一数量级，在冰藻水华期其量值甚至低于冰中生物量。营养盐（μｍｏｌ／Ｌ）的波动范围为ＰＯ４－Ｐ：０．３２－０．７９，ＳｉＯ３－Ｓｉ：２６．４７－６９．９２，ＮＯ３－Ｎ：１．４１－３１．７５，尽管水华期水表营养盐含量降至观测期间的最低点，但仍能满足冰下浮游植物的生长所需。光辐照度由于在冰水界面的量值仅为冰表入射光的不足５．３％至低于１％，成为水中产量最为可能的限制因子。     

南极普里兹湾营养盐分布特征及季节性消耗

利用中国南极科学考察CHINARE-25/27/29航次获取的普里兹湾营养盐数据,对该海域营养盐的含量分布特征进行了分析,利用水柱T_(min)层的存在估算了夏季的营养盐消耗量(NNU、NPU和NSiU),并对营养盐的吸收比例及结构做了初步探讨。结果显示,普里兹湾营养盐空间分布呈现明显的区域特征,上表层水营养盐浓度分布表现为冰架边缘区陆架区深海区的区域性特征。夏季普里兹湾受到浮游植物旺发的影响,湾内营养盐(NO_3-N、PO4_-P和SiO_3-Si)的消耗值相对湾外较高。营养盐吸收比值的变化表明,NSiU/NNU比值由湾内向湾外呈现升高的特征,与叶绿素a具有相反的分布趋势,推测这一现象与湾内陆架区铁的供应要高于湾外深海区有关。本文对营养盐结构与变化的探讨,将有益于进一步深入了解南极普里兹湾各生源要素的循环过程,为预测未来南极浮游群落结构的演变提供依据。     

北冰洋中心区表层海水营养盐水平及浮游植物群落对快速融冰的响应

本文依托2010夏季中国第四次北极科学考察,通过对高纬度极地冰下水和冰芯的营养盐的连续观测及表层水颗粒物的藻类色素分析,获取了夏季快速融冰下冰水界面营养盐和光合色素的分布信息。结果表明调查期间表层水磷酸盐和硅酸盐相对于无机氮更丰富（依据Redfield比值）,表现为显著的氮限制。而冰芯无机氮浓度相对更高,融冰释放对水体无机氮有一定的补充。色素分析显示岩藻黄素（Fuco）和叶绿素a（Chl a）是水体颗粒物的主要光合色素。在8/15至8/18期间,叶绿素c（Chl c）、硅藻黄素（Diato）、硅甲藻黄素（Diadino）和岩藻黄素（Fuco）分别达到6,22,73和922μg/m3,体现了硅藻在群落中的优势地位。岩藻黄素（Fuco）的浓度在融冰快速期间有巨大的提升,主要来源于冰芯底部释放的衰老的冰生硅藻和浮游硅藻的生长。此外,青绿黄素（Prasino）和叶黄素（Lut）与岩藻黄素（Fuco）分布模式有明显的差异,暗示青绿藻和绿藻与硅藻对海冰融化的不同响应。     

Summer sea ice characteristics of the Chukchi Sea

During August 1999, we investigated sea ice characteristics; its distribution, surface feature, thickness, ice floe movement, and the temperature field around inter-borders of air/ice/seawater in the Chukchi Sea. Thirteen ice cores were drilled at 11 floe stations in the area of 72°24′ 77°18′N, 153°34′ 163°28′W and the ice core structure was observed. From field observation, three melting processes of ice were observed; surface layer melting, surface and bottom layers melting, and all of ice melting. The observation of temperature fields around sea ice floes showed that the bottom melting under the ice floes were important process. As ice floes and open water areas were alternately distributed in summer Arctic Ocean; the water under ice was colder than the open water by 0.4 2.8℃. The sun radiation heated seawater in open sea areas so that the warmer water went to the bottom when the ice floes move to those areas. This causes ice melting to start at the bottom of the ice floes. This process can balance effectively the temperature fluctuating in the sea in summer. From the crystalline structure of sea ice observed from the cores, it was concluded that the ice was composed of ice crystals and brine-ice films. During the sea ice melting, the brine-ice films between ice crystals melted firstly; then the ice crystals were encircled by brine films; the sea ice became the mixture of ice and liquid brine. At the end of melting, the ice crystals would be separated each other, the bond between ice crystals weakens and this leads to the collapse of the ice sheet.     

1988／1989年夏季南极长城海湾生态环境观测

自１９８８年１１月至１９８９年３月，对南极长城湾（６２°１３′Ｓ，５８°５７′Ｗ）中５个站位的水温、ｐＨ值、海水透明度、水下照度、水中和海冰中叶绿素含量、磷酸盐含量、亚硝酸盐和硝酸盐含量等理化要素，每月进行１至２次不定期的常规测定。在整个调查期间，海水温度变化范围在－１．６～２．２°Ｃ之间，ｐＨ值变化范围在８．０～９．１之间，海水中叶绿素ａ的变化范围在０．３０～１．４８ｍｇ／ｍ３之间，叶绿素ａ的最大值出现在１１月２６日５号站的表层水中，海冰中叶绿素ａ的含量远远高于海水中的含量，海冰中叶绿素ａ的变化范围在２．５５～５６．８４ｍｇ／ｍ３之间。磷酸盐含量变化范围在１．０２３～２．１８７μｇＰ／Ｌ，亚硝酸盐含量变化范围在０．０９３～０．１８６μｇＮ／Ｌ之间，硝酸盐含量变化范围在１３．３０８～２６．５８４μｇＮ／Ｌ之间。本文对以上结果作了初步探讨     

南极中山站及毗邻地区湖泊与冰雪COD_(Mn)研究

在 CHINARE- 1 5考察期间对中山站及毗邻地区的湖泊和冰雪进行了采样。它们的CODMn指数与中国《地面水环境质量标准》相比 ,可分为三类 :一类水质所占比重最大 ,大约为56% ,二类和三类分别为 37%、7%。各类水体的 CODMn指数主要为自然源所贡献 ,人为污染不明显。湖水的 CODMn指数是生物生长状况、有机质含量、盐度和水体氧化还原程度的综合体现 ,新鲜降雪样的 CODMn指数指示了该地区的大气洁净度。     

北极拉普捷夫海春季冰藻和浮游植物群落结构及生物量分析

对1999年春季采集于北极拉普捷夫海东南部的冰藻和冰下浮游植物群落的种类组成进行了分析,并对丰度和生物量进行了统计和对比。藻种以硅藻占绝对优势,其中又以羽纹硅藻为主。优势种集中,主要包括海洋拟脆杆藻(Fragilariopsisoceanica)、圆柱拟脆杆藻(F.cylindrus)、寒冷菱形藻(Nitzschiafrigida)、普罗马勒菱形藻(N. promare)、带纹曲壳藻(Ach nanthestaeniata)、新寒冷菱形藻(Nitzschianeofrigida)、大洋舟形藻(Naviculapelagica)、范氏舟形藻(N. vanhoeffenii)、北极直链藻(Melosiraarctica)、北方舟形藻(N. septentrionalis)、新月细柱藻(Clindrothecaclosterium)和绿藻门的塔形藻(Pyramimonassp. )。微藻主要集中在冰底10cm,丰度为14. 6-1562. 2×104 cells·L-1,平均为639. 0×104 cells·L-1;生物量为7. 89-2093. 5μgC·L-1,平均为886. 9μgC·L-1,总体上比次冰底高1个数量级,比冰下表层水柱高2个数量级。冰底20cm冰柱的累计丰度和生物量平均分别为冰下20m水柱累计量的7. 7和12. 2倍,显示冰藻在春季海冰融化前在近岸生态系统中的重要作用。尽管各站位冰底和冰下表层水柱藻类群落的相似性普遍不高,但整个调查海域冰底和冰下水柱优势种极为相似,春季期间冰藻对冰下浮游植物群落的影响明显。由于     

2011夏季南极普里兹湾营养盐与浮游植物生物量的分布

利用2011南极夏季在普里兹湾获取的海水样,检测了Chla、磷酸盐、硅酸盐、硝酸盐和铵盐的含量。结果表明,普里兹湾表层海水中Chla的含量普遍具有冰架边缘>陆架区>陆坡及深海区的分布特征,海冰的消融及水体的稳定性是影响表层海水Chla分布的主要原因。Chla含量的垂直分布与光照条件相关,具有上层水体含量高,随着深度逐渐降低的分布特征。磷酸盐、硅酸盐和硝酸盐的水平及垂直分布特征都与Chla的分布格局相反。表层海水中铵盐的分布特征与磷酸盐等主要营养盐的分布格局相反,冰架边缘、陆架区铵盐的垂直分布特征与陆坡及深海区不同,在冰架边缘和陆架区有机质降解过程主导着水柱中铵盐的浓度,而浮游植物吸收作用与有机质降解过程之间的平衡控制着陆坡及深海区铵盐的垂直分布。根据Chla与营养盐的浓度及分布特征,结合温度、盐度、溶解氧等水文要素,分析探讨了Chla深层最大值现象（DCM）的成因及67.5°S以南表层海水中铵盐对硝酸盐吸收的抑制作用。