极地环境监测网的设计及其在南极普里兹湾的应用

为了保护南极和北极的生态系统和环境,中国自20世纪90年代初开始推行和实施了极地环境监测计划,部署了各学科监测传感器阵列;采集了多学科数据,包括海洋、大气、冰冻圈、生物圈等主题;架构了"R/V雪龙号破冰船—极地考察站—国内基地"之间的快速数据传输网络;建立了海洋环境监测系统、太阳能地面空间监测系统、生态环境监测系统等系列监测系统。为了实现长期监测,达到预测和预警目标,本文针对国内外现状,在现有基础上设计了一套中国极地环境长期监测网(Polar Environment monitoring network of China,CPEMN)。该监测网集成各监测系统并在监测指标设计上覆盖我国极地所有常规监测/观测任务,且根据国际科研动态和长期监测规划拓展了预期监测范围。最后本文利用南极普里兹湾进行的破冰导航应用示范验证了CPEMN具有可执行性。     

南极普里兹湾气旋的生消发展

利用1989～2000年现场观测的气象资料,特别是自1997年以来在南极考察船上接收的NOAA卫星极轨高分辨的卫星云图,研究了普里兹湾气旋的生消发展;提出了夏季绕极气旋进入普里兹湾内也会发展加强,在湾内东风带里也能生成气旋的新观点,修正了普里兹湾仅是气旋墓地的不全面说法,从而进一步完善了南极西风带绕极气旋和东风带上气旋生消发展的理论;研究了普里兹湾冰-气-海相互作用的机理,解释了气旋发生、发展的物理过程.用整体动力学输送法计算了进入普里兹湾980205号绕极气旋爆发性发展的能量交换,指出气旋在超过冰坝进入冰间湖可以获得巨大的热量,使气旋迅速发展成为具有南极特色的强风暴,风力达12级以上,平均风速为38m/s;瞬时最大风速达100m/s.     

南大洋普里兹湾基于234Th/238U不平衡法的POC输出通量研究

中国第22次南极科学考察(2005年11月至2006年3月)期间,测定了南极普里兹湾海域5个站位的从表层至150 m水深的不同层位水样中溶解态和颗粒态234Th,238U的放射性比活度以及颗粒有机碳.利用234Th/238U在上层水体中的不平衡,计算了南极普里兹湾上层水体中234Th的平均停留时间和输出通量.结果显示,随着纬度的增加,上层水体中颗粒态和溶解态234Th的平均停留时间总体趋向减小,并在中纬度站位出现了最低值,分别为1~8和29~48 d,而颗粒态和溶解态234Th的输出通量则在中纬度站位出现了最大值,分别为21~38和26~39 dpm/(m3·d).运用箱型清除模式,利用两种不同的方法估算了各水柱中从真光层底部输出的POC通量,平均值分别达到104.7 mmol/(m2·d)(E法)和120.6 mmol/(m2·d)(B法),表明南极普里兹湾夏季存在很高的新生产力,它将会对该海域碳的生物泵过程产生重要作用.     

南极磷虾年龄组成的体长频数分布混合分析

本文依据１９８９／１９９０和１９９０／１９９１两个南极夏季在普里兹湾以北海域所获的拖网样品，应用分布混合分析方法，研究大磷虾种群的年龄结构。结果表明，种群内最多可能包括６个年龄：发年幼体，１＾＋，２＾＋，３＾＋，４＾＋和＾５＋龄虾。     

普里兹湾及其邻近海域晶磷虾的生态特点研究

198 9/1 990年和 1 990 /1 991年南极夏季在普里兹湾及其邻近海域进行了拖网调查 ,对这一海域晶磷虾 (Euphausia crystallorophias)幼体和成体的数量分布、发育特点、成体的体长 -频数分布以及体长与体重的关系等进行了研究。晶磷虾的近岸性分布特点非常明显 ,幼体和成体均分布在 1 0 0 0米等深线以浅的水域。在陆架区晶磷虾是优势种 ,其幼体和成体的数量远远高于其他种类的磷虾。幼体密度在 70 - 44 3 6 5个 /1 0 0 0米 3之间 ,平均为 942 8个 /1 0 0 0米 3 ;成体及未成体密度在 1 0 - 2 0 3个 /1 0 0 0米 3 之间 ,平均为 5 7个 /1 0 0 0米 3 。1 990年 1月份幼体发育期组成为 N1 - C3 ,其中C1占优势 ,平均发育期指数在 4.1 2 - 5 .0 7之间 ;2 - 3月份发育期组成为 C1 - F3 ,F1 ,F2占优势 ,平均发育期指数在 6 .98- 7.81之间。1 991年 1月份幼体发育期组成为 N1 - C2 ,平均发育期指数为 2 .71 - 3 .6 3 ,MN占优势。未成体体长在 1 7毫米以下。成体体长在 1 7- 3 7毫米之间 ,主要分布在 2 2 - 3 1毫米体长段。大于 2 8- 3 0毫米的体长段里雌性成体的比例大于雄性成体。雌性成体的体重与体长的关系为 :Log W(毫克 ) =3 .0 1 L og L(毫米 ) - 2 .1 4,(n=2 83 ,r=0 .83 ) ;雄性成体的体重与体长的关系为 :L     

南极普里兹湾夏季海冰边缘区内破碎海冰的分布特征

基于中国第21次南极考察中获得的69°00'S、76°24'E附近普里兹湾夏季海冰边缘区内破碎海冰的航拍照片,利用图像处理的方法从中提取了破碎海冰的若干几何参数,得到了海冰边缘区内随着与开阔水域距离增大,海冰面积、平均钳测直径等几何参数的变化规律。并按其尺寸的变化规律将海冰边缘区划分为边界区、过渡区和内部区三部分,其变化和波浪在冰边缘区中的衰减过程紧密相关。圆度的变化则说明海冰边缘区中海冰磨损最充分的地方是在冰间相互作用最明显的过渡区。另外,一种改进的幂函数分布和Weibull分布用来对破碎海冰尺寸的累积频率进行拟合,分布函数中各参数的变化情况很好的反映了海冰边缘区内破碎海冰的分布变化。其中,参数L_r随着与开阔水距离增加而增大(说明由于波能衰减导致可以出现的破碎海冰最大尺寸的增加);尺度参数L₀随着与开阔水距离增加而增大(反映了破碎海冰平均尺寸的增加以及由于波能的衰减而导致单位面积区域内尺寸较大的破碎海冰所占比例的增加);分布维数D随着与开阔水距离增加而减小(说明了由于波能的衰减导致破碎海冰所受约束条件的减弱);形状参数γ随着与开阔水距离增加而减小(说明了随着波能的衰减破碎海冰尺寸分布范围的增大)。     

南极普里兹湾外海大磷虾分布与现存量

本文根据１９９１／１９９２、１９９２／１９９３年度在普里兹湾外海调查的资料，进行了大磷虾水平、垂直分布的研究和资源现存量的估算。结果表明，６３°～６７°Ｓ、６８°Ｅ沿线是大磷虾群分布较密集的海区，在调查海域内大磷虾群主要分布在７０ｍ以上的水层中。１９９１／１９９２，在１５０５３３．９ｋｍ２调查海域内的大磷虾资源现存量为１．６９９×１０６ｔ；１９９２／１９９３，在１２５７４０．７ｋｍ２调查海域内的大磷虾资源现存量为４．０４３×１０６ｔ。     

南极普里兹湾地区近10a来的气候变化特征

1引言南极地区是全球气候与环境变化的敏感区,已成为国内外学者研究的重点地区。研究表明,南极地区近40a的温度上升了约0.6℃,但南极不同区域的气候变化存在较明显的差异,如南极半岛地区的增温趋势明显,而东南极大陆许多测站的温度呈降温趋势。因此分析区域性气候变化特征时,除     

东南极普里兹湾地区花岗岩类的锆石U-Pb年龄、地球化学特征及其构造意义

东南极普里兹湾地区出露大量泛非期花岗质岩类,利用LA-ICP-MS锆石U-Pb原位定年方法测得达尔克花岗岩、蒙罗克尔花岗岩和阿曼达花岗岩的年龄分别为519±2Ma,497±2Ma和498±7Ma。所有普里兹湾地区花岗岩类均具有较高的全碱含量以及K_2O/Na_2O、FeO~T/(FeO~T MgO)和10~4Ga/Al比值,较低的Mg、Ca、Cr和Ni丰度,表现出A型花岗岩的特点,同时还富集大离子亲石元素和稀土元素,不同程度亏损Sr、Nb、Ta、P和Ti,并具有高~(87)Sr/~(86)Sr初始比值和低ε_(Nd)(t)值的同位素特征。研究结果表明,普里兹湾地区的岩浆活动可能与后碰撞的造山作用有关,包括岩石圈减薄、岩浆底侵和地壳伸展作用等。普里兹湾A型后碰撞花岗岩的确定支持普里兹带为碰撞造山带的构造属性。     

南极普里兹湾及其邻近海域表层水镭同位素的分布及应用

中国第27次南极科学考察期间(2010年12月30日至2011年1月16日),对普里兹湾及其邻近海域表层海水进行了226Ra和228Ra的分析,结果表明:226Ra和228Ra比活度的变化范围分别为1.47—2.43Bq/m3和0.17—0.45Bq/m3,平均值分别为2.13Bq/m3和0.29Bq/m3,228Ra/226Ra)A.R.(228Ra与226Ra的活度比)的变化范围为0.08—0.20,平均值为0.14。根据盐度和226Ra的质量平衡方程,计算出研究海域表层水中冰融水、南极夏季表层水和普里兹湾中深层水的份额。研究海域表层水中温度、盐度、226Ra、228Ra、228Ra/226Ra)A.R.和冰融水份额的空间分布显示,在埃默里冰架前沿海域,西侧海域较东侧海域具有低温、高盐、高226Ra、低228Ra、低228Ra/226Ra)A.R.、低冰融水份额的特征,证实埃默里冰架下水体东进西出的运动规律。根据埃默里冰架前沿东、西侧水体228Ra/226Ra)A.R.的差异,估算出埃默里冰架下表层水体东进西出所经历的时间为1.85a。此外,在普里兹湾湾口中部海域(66.5—67.5°S,72°—74°E),观察到次表层水的上升通风作用,该区域较高的228Ra含量和228Ra/226Ra)A.R.证明这些表层水体并非来自湾外绕极深层水的上涌,而可能来自湾内埃默里冰架输出水体。