北冰洋北部欧亚冰盖晚第四纪形成的证据

北冰洋北部欧亚冰盖晚第四纪形成的证据ＲｏｂｅｒｔＦ．Ｓｐｉｅｌｈａｇｅｎ等北冰洋地区冰盖的建立和消亡、融水量、冰盖的分布范围和成分的变化,直接影响北冰洋地区乃至全球的环境变化,这已得到海洋学和（古）气候学领域学者们广泛的认同。以前,北冰洋中部的古环境...     

西北冰洋中更新世以来黏土矿物变化特征及其反映的洋流和冰盖演化

本文通过对中国第七次北极考察在西北冰洋阿尔法脊南部钻取的ARC7-LIC岩芯沉积物的XRF Ca/Al比值、冰筏碎屑和黏土矿物等研究，重建了中更新世以来研究区沉积物源和周边冰盖的演化历史。ARC7-LIC岩芯黏土矿物组合类型变化显示:深海氧同位素(MIS)29～13期黏土矿物组合主要以西伯利亚物源区为主，而MIS 12期以来以北美物源为主。黏土矿物组合的变化，反映中布容期前后洋流模式的改变。同时，MIS 12期高含量的蒙脱石可能来自北美物源。物源指标对比显示，劳伦冰盖在MIS 16期首次向西北冰洋大规模排泄冰山，并且从MIS 12期开始，西北冰洋周围冰盖的进退幅度增大。在MIS 6期、4期和3期，Ca/Al和高岭石含量的不协同变化指示北美冰盖的发育具有区域差异性，位于阿拉斯加北部和麦肯齐河流域的冰盖较班克斯岛?维多利亚岛一侧更发育，崩解的冰山能将高岭石带到研究区沉积下来。     

白令海峡夏季流量的年际变化及其成因

白令海峡是连接太平洋和北冰洋的唯一通道,穿过海峡的海水体积通量在年际尺度上的变化主要取决于海峡南北两侧的海面高度差,白令海峡的入流对北冰洋海洋过程有重要的意义。利用SODA资料计算夏季白令海峡海水体积通量,对其年际变化及成因进行分析。结果表明夏季白令海峡的体积通量主要是正压地转的;当体积通量为正距平时,楚科奇海、东西伯利亚海、拉普捷夫海以及波弗特海南部海面高度为负距平,同时,白令海陆架海面高度为正距平;对这些海域的Ekman运动、上层海洋温度、盐度和垂直流速进行分析,发现海面高度异常与海峡体积通量的这种关系主要是与海面气压异常分布所产生的Ekman运动有关。当白令海峡的体积通量为正距平时,北冰洋中央海面气压为正距平,白令海海盆海面气压为负距平。这种气压的异常分布在一定程度上解释了上层海洋运动、海水温盐结构与白令海峡入流的关系,从而把夏季大尺度大气环流和白令海峡体积通量的年际变化联系了起来。     

极区海洋对全球气候变化的快速响应和反馈作用

分析了全球气候变化与极区海洋的相互作用;集成极区快速变暖促使极区海洋出现快速变化的各种现象,如海冰快速变薄和退缩,格陵兰冰盖严重融化,北冰洋和南大洋碳池的固碳能力下降以及极地海洋酸化等.研究提出:北冰洋夏季海冰覆盖面积快速退缩,海冰覆盖面积在2012年8月26日呈现了记录以来的最低值,有模型预测到2035年北冰洋夏季将会见不到海冰.格陵兰冰盖的消融对全球海平面的上升和大洋环流均会产生影响,格陵兰冰盖全部融化将会使全球海平面上升7 m.通过近10 a的观测发现极地海域对大气二氧化碳的吸收能力不升反降,海水对大气二氧化碳的吸收趋向饱和,南大洋和西北冰洋碳吸收能力变弱.有模式预测,到21世纪末,北冰洋表层海水pH值将会降低0.23～0.45,成为全球海洋酸化最严重的海区,而南大洋的表层海水二氧化碳浓度在21世纪下半叶或将超过600μatm的水平,极地海洋酸化对海洋食物链和生态系统的影响可能成为不可逆转的损害.这些极区海洋的快速变化将对全球气候变化产生反馈作用.     

北极海冰研究计划

北冰洋最大的特点是它的永久海冰盖。这一薄层冰改变了大洋的表面性质,如反射或吸收太阳光的能力,与大气的相互作用,以及支持多种形态的生命能力。由于这些以及其他一些原因,海冰的性质是全球热量平衡以及大洋温盐环流的一个重要因子,所以很有必要了解维持浮冰的过程。我们已经多次论证过,冰盖反映了多种能量通量间脆弱的平衡,气候系统其他部分的变     

基于PHC3.0数据集的北冰洋水团分析

基于PHC3.0极地科学中心水文气候数据集(简称PHC3.0数据集)的温度和盐度资料,使用聚类分析和Bayes判别分析的方法,对北纬70°以北海域的水团结构进行了分析,在北冰洋区域划分出4个水团:北冰洋表层水(ASW)、大西洋中层水(AIW)、太平洋水(PW)和北冰洋深层水(ADW)。北冰洋表层水(ASW)遍布于欧亚海盆和加拿大海盆,以低温低盐为特征。大西洋中层水(AIW)位于约200～900m深度,在北冰洋环极边界流的作用下,其影响可达到加拿大海盆。太平洋水(PW)受经白令海峡进入北冰洋的海水影响,相对高温低盐,夏季时影响显著。北冰洋深层水(ADW)在海盆中相当均匀,几乎没有季节变化,盐度约在34.95psu,温度在加拿大海盆约为-0.3℃,欧亚海盆约为-0.7℃。     

海浪破碎对海洋上混合层中湍能量收支的影响

海浪破碎产生一向下输入的湍动能通量,在近海表处形成一湍流生成明显增加的次层,加强了海洋上混合层中的湍流垂向混合。为了研究海浪破碎对混合层中湍能量收支的影响,文中分析了海浪破碎对海洋上混合层中湍流生成的影响机制,采用垂向一维湍封闭混合模式,通过改变湍动能方程的上边界条件,引入了海浪破碎产生的湍动能通量,并分别对不同风速下海浪破碎的影响进行了数值研究,分析了混合层中湍能量收支的变化。当考虑海浪破碎影响时,近海表次层中的垂直扩散项和耗散项都有显著的增加,该次层中被耗散的湍动能占整个混合层中耗散的总的湍能量的92.0%,比无海浪破碎影响的结果增加了近1倍;由于平均流场切变减小,混合层中的湍流剪切生成减小了3.5%,形成一种存在于湍动能的耗散和垂直扩散之间的局部平衡关系。在该次层以下,局部平衡关系与壁层定律的结论一致,即湍动能的剪切生成与耗散相平衡。研究结果表明,海浪破碎在海表产生的湍动能通量影响了海洋上混合层中的各项湍能量收支间的局部平衡关系。     

东南极Princess Elizabeth冰盖近地层大气参数的年变化特征

利用2002年东南极Princess Elizabeth冰盖自动气象梯度观测点获得的近地层气象资料,分析了冰盖上的感热通量、潜热通量、大气稳定度、整体输送系数及有关气象要素特征,并与中山站同期的的气象要素进行了对比分析.结果表明,由于两站的海拔高度及地理位置的差异,LGB69站的年平均气温为-25.6℃,比中山站低16.4℃,进入内陆每10km,海拔高度上升约110m,温度下降约1℃.南极内陆冰盖的湍流热通量具有明显的年变化,感热通量年平均值为-17.9W/m2,潜热通量为-0.9W/m2,年平均冷源强度(Q_h+Q_e)为-18.8W/m2,表明地表从大气吸收热量.LGB69站近地层大气以近中性层结为主,中性层结下的整体输送系数为2.6×10-3,当风速大于8m/s后,整体输送系数趋于常数.LGB69站是南极地区典型下降风区,年平均风速比中山站大2.0m/s,其下降风出现的风向频和风速均大于中山站.     

北极上空的区域性温室效应

由美国国家航空航天局Ouikscat卫星拍摄的一组照片显示，近些年来，覆盖在北冰洋表面的冰盖正发生着剧烈的变化。早在2004年到2005年间，北极地区原先即使在夏季也不会融合的冰盖就已萎缩了14％。而今，北极地区消失的冰盖总面积已经超过72万平方千米——相当于巴基斯坦或是土耳其的国土面积。     

东海陆架区铁的扩散、沉积及其控制因子

根据1980年6月、1981年8月和11月的地球化学调查与实验室分析,进行了以下几方面的探讨:(1)上覆水与间隙水中Fe2+浓度的季节和空间变化;(2)沉积物固相中Fe(Ⅲ)、Fe(Ⅱ)和全Mn的剖面;(3)铁、锰扩散通量和沉积通量的估算与比较。Fe2+的季节与空间变化反映了铁的早期成岩与沉积物粒度成分以及介质中pH、Eh和溶解氧等因子之间的复杂关系。通过对Fe、Mn扩散通量与沉积通量的估算和比较,初步评价和描述了本测区铁、锰的地球化学活动性及其在成岩过程中的作用。     

8211台风的结构分析

用与文献[1]完全相同的资料,差分格式和计算方法,对8211台风就高低层环流系统、风速的垂直切变、涡度场、散度场、垂直速度场、辐射特征、温度和稳定度场、质量通量场和纬向垂直环流圈等九个方面进行了结构分析,结果发现,对这次近海台风,700-400hPa的中低层在台风发生发展过程中起的作用很大,各种条件有利于中低层扰动的发展,700hPa以下为对流性稳定,700-400hPa气层为对流性不稳定,这种层结分布,加上积云对流的质量通量的垂直辐散(合)在这一层最强,使700-400hPa的中层成为和周围环境交换属性最集中的一层;也使之成为台风发生发展的主要涡源和动力源,分析200hPa流场发现,台风发展到强盛阶段,这个等压面上在台风外围发展出多通道的辐散流出,这是发生和发展初期所没有的,所以对于8211台风,高层台风外围的辐散流出可能不是最初导致热带气旋发展的原因,而更可能是台风发展过程的结果,根据对南北风分量时间剖面图,中尺度垂直运动和积云对流质量通量随时间的变化以及纬向垂直环流圈随时间的变化等的分析,似乎也支持这种看法。     

北极快速变化的生态环境响应

北冰洋由于其特殊的地理位置，成为全球变化响应最为敏感的地区。本文聚焦北极海冰变化幅度最大的西北冰洋，从营养盐、叶绿素、浮游植物群落和沉积碳埋藏等变化来讨论海洋生态环境对北极快速变化的响应。尽管太平洋北向流和北极周边河流输入加强可以增加西北冰洋上层营养盐储库，但由于夏季硅藻旺发向沉积物迁出大量生源元素，使得上层营养盐相对亏损，部分海域存在显著的氮限制和硅限制。随海冰减退，尽管夏末海盆区浮游植物呈现小型化趋势，但西北冰洋总体上浮游植物现存量和初级生产力呈现增高的趋势；伴随叶绿素极大层下移、北扩，以硅藻为代表的生物泵过程得以更高效的运转。在沉积物埋藏的有机碳中，除原先北冰洋生态系统占据重要比份的冰藻外，硅藻等藻类的有机碳埋藏也逐渐增加。西北冰洋海洋初级生产力的增加不仅促进了生物泵的运转和碳的埋藏，而且给海洋生态系统提供了更多的食物来源。北极海域目前已成为全球碳源汇格局变化最大、海洋生态系统改变最显著的地区之一。     

北冰洋上层双扩散阶梯热通量的分析

北冰洋中,低温低盐的上层水与高温高盐的大西洋水之间,广泛存在着稳定的双扩散阶梯。基于锚定剖面仪、冰基剖面仪和微结构剖面仪的数据,对温盐廓线中的阶梯进行研究,分析阶梯的热通量。固定跟踪了锚定剖面仪的3个阶梯,研究阶梯参数随时间的变化。发现由经验公式得出的上下两界面的热通量差,与混合层内热量的变化有较好的相关性。利用微结构剖面仪数据,计算阶梯界面通过分子热传导输送的热通量。当选取最大位温梯度时,算出的传导热通量与经验公式算出的热通量接近。因此,实验室研究得到的热通量经验公式,可以用于计算北冰洋双扩散阶梯的热通量。     

南海表面浮力通量、水型变性及南海"暖水"的消长分析

利用英国南安普敦海洋中心(SOC)海-气界面的热量和淡水通量资料以及世界大洋图集(WOA01)的海面温度和盐度资料计算了南海表面各月的有效浮力通量及水型变性矢量场,分析了南海表层暖水形成和发展的季节性特征。研究结果表明,南海表层暖水的发展、维持以及消亡在很大程度上受到海洋表层浮力通量的影响;此外,南海上层水体密度的垂直结构和变化也深受表面浮力通量和表层水型变性的影响。在中、北部,南海的垂向结构季节性变化较为明显,其中冬季表层水体的下沉强度最大,深度最深,而夏季表层水体却无下沉趋势。     

CMIP6模式对北冰洋海洋热含量的模拟能力评估

本文利用PHC、ECCO2、SODA、GECCO3和CMIP6资料,分析了北冰洋热含量的水平分布特征、季节变化和长期变化趋势等,评估了CMIP6模式对北冰洋海洋热含量的模拟能力。研究发现,北冰洋海洋热含量表现出明显的季节变化:热含量在4月份最低,9月份最高;在历史情形下(1850?2014年),相较观测和再分析资料,CMIP6多模式集合平均(MME)的上层500 m热含量在格陵兰海偏暖,在挪威海、巴伦支海和欧亚海盆偏冷,MME的全水深热含量在北冰洋几乎所有区域均偏暖,在格陵兰海偏差最大;CMIP6模式对北冰洋温度剖面模拟偏差较大,MME平均温度在1 000 m以深均高于观测和再分析资料。在未来情形下(2015?2100年),MME表现出明显的北冰洋增暖情形,但绝大多数中国模式没有表现出明显的增暖情形。中国模式中,BCC-CSM2-MR和BCC-ESM1对北冰洋年平均热含量的模拟较差,CIESM对热含量季节和年代际变化模拟较差,FIO-ESM-2-0对北冰洋上层500 m年平均热含量及热含量季节和年代际变化的模拟都比较好。     

海洋景观瑰宝之 地球的体温计——北冰洋

<正>在地球的最北端,是一片浩瀚冰封的海洋,那就是北冰洋。由于巨大的冰盖在日光之下泛着淡淡的蓝光,可以说,北冰洋就是一片蓝冰的天     

楚科奇海陆架重金属沉积研究

采用Pb-Po法测定了楚科奇海陆架沉积物中210Pb的垂直剖面.应用双层模型研究210Pb分布,得到沉积速率(S)为0.145cm/a,沉积物堆积通量(FM)为78mg/(cm2·a),过剩210Pbex的沉积通量为6×10-3Bq/(cm2·a)[即0.36dpm/(cm2·a)].用中子活化分析方法和火焰原子吸收法分析测定了沉积物岩芯12个层段的重金属Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Co、Fe、Mn和V的含量,发现各层段之间重金属含量没有显著的区别.将本次分析结果和北冰洋其他一些陆架区的研究结果及页岩标准值相比较,发现楚科奇海沉积物中大部分重金属含量都相对较低.基于此可以推断,楚科奇海沉积物中重金属是源于地球化学过程的作用,没有表现出受到明显的人为重金属污染影响.     

黄海冷水域生源要素的变化特征及相互关系

根据“中韩黄海水循环及物质通量合作研究”项目的现场调查资料,对黄海冷水域生源要素的分布变化特征及其相互关系进行了探讨。结果表明,黄海冷水团存在期间,上层水体中的营养盐由于浮游植物的摄取而几乎被耗尽,但在密度跃层以下因有机物分解使营养盐再生而逐步累积。溶解氧、pH和叶绿素a的层化现象亦十分明显,并在中层(20～30m)形成最大值层。生源要素断面分布中等值线的起伏趋势或马鞍形形态表明,黄海冷水团中的垂直环流存在将底层冷水向上扩散的趋势。此外,对影响生源要素的含量、分布及其季节变化的因素,以及生源要素之间的相互关系进行了分析探讨。     

2005年7月北极地区大气环流特征的数值研究

利用一个极地中尺度数值模式(Polar MM5)对北极地区大气环流进行了2005年7月17-19日48 h的中尺度数值模拟研究。数值分析表明,2005年7月19日500 hPa高度上,北冰洋上空北极点以东由一个冷低压控制,在极点以西则是一个暖性高压系统,在地面图上对应的则是一个气旋性环流和反气旋性环流;整个极区呈现出高(反气旋)-低(气旋)-低(气旋)-高(反气旋)的波动分布型态。选择了5个北极地区探空站与相应温度场和风场的数值模拟结果进行了对比;气象变量统计分析和垂直分布表明了数值模式很好地再现了观测大气特征,表现为小的模式偏差和较高的相关系数。在Barrow站2 m处空气温度,感热通量和潜热通量具有明显的日变化特征,PolarMM5还有效地反映出此处极地逆温层和下降风的垂直结构特征。     

重矿物在东海全新统分层和研究中的应用

本文根据七个钻孔中重矿物参数在垂直方向上的变化,将东海陆架晚更新世—全新世四万年以来的地层划分为4—6层。其中,大部分钻孔早、中、晚全新世地层发育完全,少数钻孔的全新世地层缺失。通常各矿物参数变化明显转折的层位就是地层分层界线之所在,并与岩性、古生物、~(14)C年代地层学的结果大体一致。文章还探讨了重矿物组合分区对横向地层对比、沉积环境、碎屑沉积特征和物质来源的意义。这些结论与中美联合调查所获得的东海陆架河口现代物质通量和扩散范围的沉积动力学状况基本吻合。