夏季白令海海水二甲亚砜的分布及影响因素

基于中国第7次北极科学考察白令海现场调查资料与数据,分析了2016年夏季白令海海水颗粒态(DMSOp)和溶解态二甲亚砜(DMSOd)浓度的空间变化特征及其影响因素。研究表明,夏季白令海二甲亚砜(DMSO)浓度高于全球多数大洋和近岸海域。夏季白令海DMSOd和DMSOp浓度空间变化相似。表层海水DMSOp浓度为6.47～169.40 nmol/L,平均值为(79.62±56.10) nmol/L;DMSOd浓度的变化范围是20.07～153.70 nmol/L,平均值为(72.67±39.20) nmol/L。平面分布上,白令海表层DMSO浓度由海盆区、中外陆架区至内陆架区依次降低;垂直分布上由表至底随深度增加而降低,表层DMSOd和DMSOp浓度高于55 nmol/L,底层低于25 nmol/L。海盆区DMSOd主要源于DMS氧化和浮游生物直接合成的DMSOp,海盆区深层水团DMSOd浓度主要受控于温度和盐度。中外陆架区表层暖水团DMSO浓度主要受控于温度,陆架冷水团DMSO浓度则受盐度影响较大。内陆架区陆架水团DMSOp浓度和阿拉斯加沿岸水团DMSOd浓度分别受温度和DMS光化学氧化影响。     

1999年白令海夏季水文特征分析

利用1999年7～9月中国首次北极科学考察队北极科学考察,在白令海获得的42个站次的CTD资料,分析了白令海中北部的温度、盐度垂直分布特征,讨论了白令海的夏季表层水和冬季残留水的分布和结构,以及陆架坡折处温盐锋及白令海的水因特征.与多年平均资料相比,1999年7月夏季白令海冷中间层的温度,比多年平均温度低1℃以上,盐度低0.2左右.     

2008年夏季白令海营养盐的分布及其结构状况

中国第3次北极考察对白令海营养盐的分布及结构状况进行了观测分析,结果表明,白令海营养盐分布和结构状况区域性特征明显。海盆区表层DIN、磷酸盐和硅酸盐平均浓度分别为9.73,0.94,11.06 μmol/dm3;陆架区表层DIN,磷酸盐和硅酸盐平均浓度分别为0.60, 0.43, 3.74 μmol/dm3。营养盐高值主要出现在白令海西南部的海盆区和海峡口西南侧水域,低值出现于陆架边缘的陆坡区和陆架东部水域。白令海盆区真光层DIN,磷酸盐、硅酸盐浓度普遍较高,叶绿素浓度则较低,具有典型的高营养盐、低叶绿素(HNLC)特征。海盆区生物作用不是营养盐空间分布的主要调控因子,而陆架区营养盐的分布变化不仅受控于物理海洋输运过程的变化,同时也受夏季浮游生物生长、营养盐吸收消耗所影响。陆架和陆坡区表层海水N/P,Si/P比值平均分别为1.8, 9.9和3.2, 2.2,呈明显的低N/P,Si/P比值结构特征,陆坡区缺硅明显,陆架区缺氮显著。在白令海水域磷酸盐浓度普遍较高,它不可能成为浮游植物光合作用限制因子。受硅限制水域主要限于陆坡区硅藻大量繁殖时期,属偶然性限制,在白令海陆架区绝大部分水域主要表现为氮限制。     

白令海表层营养盐水平输送的镭-228示踪

对白令海表层海水228Ra的分析表明,白令海表层海水228Ra比活度从低于检测限变化至0.81 Bq/m3,低于西北冰洋陆架区的报道值。表层水228Ra比活度和228Ra/226Ra)_A.R.的空间分布均呈现由西南部中心海盆向东北部陆架区增加的趋势。由228Ra/226Ra)_A.R.和盐度的关系揭示出白令海环流、白令海陆坡流和阿拉斯加沿岸流对228Ra和228Ra/226Ra)_A.R.分布有明显影响。运用一维稳态扩散模型计算出白令海由中心海盆向东北部陆架方向上水体混合的水平涡动扩散系数为1.9×108 m2/d。结合海盆-陆架界面营养盐的水平浓度梯度,估算得硝酸盐、活性磷酸盐和活性硅酸盐由白令海中心海盆向东北部陆架区的水平输送通量,该通量对白令海东北部陆架区新生产力的贡献很小,其他途径输送的营养盐更为重要。     

2008年夏季白令海粒度分级叶绿素a和初级生产力

2008年7月我国第三次北极科学考察中在白令海不同区域设立BR断面、NB断面和BS断面,对200 m以浅海水进行叶绿素a浓度和初级生产力的现场观测,对部分观测站进行微型、微微型光合浮游生物的粒级结构分析,结果表明,在白令海叶绿素a和初级生产力区域性特征明显,深海海盆中BR断面表层叶绿素a浓度为0.190～0.976μg...     

白令海BR断面海-气CO2通量及其参数特征

通过对2008年夏季白令海大气和海水pCO2连续观测资料,结合BR断面上站位水体垂直采样测量,对白令海不同海区pCO2的分布特征及其与理化参数的关系进行了初步研究,结果表明,将白令海划分为4个具有不同CO2吸收能力的海区,其中陆坡流区碳通量高达-18.72 mmol/(m2·d),是海盆北区的近2倍,比海盆南区高一个量...     

白令海和西北冰洋表层沉积物磁化率特征初步研究

为了准确解释环境磁学参数记录的极地古气候环境变化信息,本研究对白令海和西北冰洋61个站位的表层沉积物进行了高、低频质量磁化率(χ)、非磁滞磁化率(χARM)和磁化率-温度(k-T)分析,以探明该区沉积物中磁性矿物的种类、来源与搬运路径。结果显示,样品的χ具有明显的地域分布特征。白令海的χ值整体高于楚科奇海,并在育空河口外侧和圣劳伦斯岛南侧较高,向北和向西南方向逐渐减小。楚科奇海中东部陆架上表层沉积χ值高于阿拉斯加沿岸,而西北冰洋深海平原和洋脊区的χ值最低。χARM的变化趋势与质量磁化率相似,但频率磁化率的变化趋势与质量磁化率正好相反。k-T分析结果显示阿留申海盆沉积物中的铁磁性矿物以磁赤铁矿占主导,白令海陆架育空河口外侧和圣劳伦斯岛南北两侧为磁铁矿,白令海陆架西部和楚科奇海陆架中东部为磁赤铁矿和磁铁矿,楚科奇海阿拉斯加沿岸为黄铁矿,而西北冰洋陆坡、深海平原和洋脊区为胶黄铁矿和黄铁矿,但高纬度区沉积物中的胶黄铁矿含量更高。沉积物中磁性矿物的区域性分布受沉积物来源、洋流和底质环境等因素的控制。白令海和楚科奇海陆架磁赤铁矿来源于亚洲大陆,白令海陆架东部的磁铁矿来自育空河流域,阿拉斯加沿岸沉积物中的黄铁矿,应为阿拉斯加西北部陆源侵蚀来源的或早期成岩作用形成的,西北冰洋深海盆区的胶黄铁矿,为自生成因的。     

楚科奇海、白令海表层沉积物210 Pb和137 Cs分布

通过分析第十次北极考察楚科奇海、白令海考察区表层沉积物样品中放射性核素210 Pb和137 Cs,获得表层沉积物(0～8 cm)中210 Pb和137 Cs在不同断面和不同层的比活度范围和分布.楚科奇海陆架区R断面表层沉积物(0～2 cm层)210Pb比活度范围为44.80～117.45 Bq·kg-1;137Cs检出...     

近百年来楚科奇海域沉积环境变化的有机碳、氮记录

对"中国第五次北极科考"和"中国第六次北极科考"采集的楚科奇海陆架、海台及海盆区的5个多管样品进行210 Pb、粒度、有机碳(OC)和总氮(TN)含量及有机碳同位素(δ13 C)、总氮同位素组成(δ15 N)分析,初步获得5个多管样品近百年来的沉积速率,陆架区沉积速率为0.19~0.41cm/a,海台和海盆区沉积速率为0.03~0.04cm/a;近百年来陆架有机碳、总氮含量分别为1.21%~1.62%、0.17%~0.21%,有机碳、总氮同位素组成分别为-22.30‰~-22.25‰PDB、7.24‰~8.12‰;海台与海盆区有机碳、总氮含量分别为0.80%~1.26%、0.13%~0.16%,有机碳、总氮同位素组成分别为-22.52‰~-22.07‰PDB、7.38‰~7.81‰。陆架与海台和海盆相比,具有沉积速率高、沉积物颗粒粗、有机碳和总氮含量高的特点。近百年来楚科奇海域陆架、海台和海盆区有机碳以海洋生源输入为主,反映了北极气候变暖,水体初级生产力增加。     

夏季北极太平洋扇区和白令海对流层结构分析

利用我国第六次—第九次北极科学考察雪龙船走航探空数据,计算北极太平洋扇区和白令海的夏季对流层高度,分析对流层内的风速、温度、水汽廓线,从而确定对流层结构,并分析各要素的垂直分布和经向分布特征。结果表明:夏季北极太平洋扇区和白令海的递减率对流层顶、冷点对流层顶平均值分别为10 003 m、10 116 m,对流层高度随纬度增加而降低。夏季北极大气对流层低层和对流层顶存在逆温,对流层顶的逆温高度和厚度随纬度增加而降低。大气可降水量与纬度呈负相关,且集中于对流层中低层。近地面的风速受地表摩擦力的影响较明显,对流层内的风速随高度增加而增大,高空急流的强度和高度随纬度增加而减小,风廓线和急流易受天气尺度过程的影响。研究结果揭示了夏季北极太平洋扇区和白令海的对流层结构,并可用于检验数值预报模式对北极大气垂直结构的预报效果、评估再分析资料描述北极大气垂直结构的能力。     

北白令海透明胞外聚合颗粒物的含量与来源

透明胞外聚合颗粒物(TEP)是海水中大量存在的黏性颗粒物质,它对于海洋颗粒物的聚集、有机碳的埋藏、食物网物质的传递、痕量金属的清除与迁出等均起着重要作用。本研究开展了夏季北白令海陆架、陆坡和海盆区透明胞外聚合颗粒物含量和分布的研究。结果表明,北白令海TEP含量介于34~628 mg/m3(Xeq)之间,其中陆架、陆坡和海盆区TEP的平均含量分别为240, 145和83 mg/m3(Xeq),整体呈现由陆架向外海降低的趋势。在陆坡和海盆区,TEP含量随着深度的增加而降低,但在陆架近底层水中,观察到TEP高含量的特征,与近底层水高的TSM, POC相对应。TEP与荧光强度、TSM、POC等的关系分析显示,研究海域TEP存在两个来源,其一为海洋上层水体的浮游生物,其主要贡献于陆架上层、陆坡和海盆水体;其二为陆架沉积物的底栖生物,其通过沉积物再悬浮贡献于陆架近底层水。     

白令海及西北冰洋有机质来源与新鲜程度的脂肪酸指示

白令海、西北冰洋等高生产力海域在北冰洋"生物泵"中起到重要作用;海水升温、海冰消退等北极快速变化,将强烈影响该海域"生物泵"的结构与规模,并在沉积物中有机质的来源与新鲜程度上有所体现,可用脂肪酸加以指征。对第五次、第六次中国北极科学考察在以上海域采集的表层沉积物进行脂肪酸含量(以沉积物干重计)及组成分析,结果显示楚科奇海陆架总脂肪酸含量非常高((97.15±55.31)μg/g),白令海盆最低((15.00±1.30)μg/g),加拿大海盆、楚科奇海陆坡、白令海陆架居中(分别为(88.65±3.52)μg/g,(70.35±11.32)μg/g与(38.28±14.89)μg/g)。海源脂肪酸占总脂肪酸比例最高(86.82%±7.08%),陆源次之(8.45%±6.62%),细菌最低(4.63%±2.24%);硅藻指数(16:1ω9/16:0)在楚科奇海陆架(> 0.82)、白令海陆架边缘(> 0.65)较高,其他区域均较低。脂肪酸结果表明:(1)该海域沉积有机质主要来自海源,陆源贡献小;在北部、南部楚科奇海陆架、白令海陆架边缘,硅藻生物量占主要优势;细菌脂肪酸比例显著低于...     

中国第十次北极物理海洋学科学考察综述

2019-08-10—09-27,自然资源部第一海洋研究所牵头实施完成了中国第十次北极科学考察,该航次采用的考察船为"向阳红01"科学考察船,这是我国首次利用非破冰船抵达北极海域执行科考任务.本航次在中央航道区域、楚科奇海、白令海等我国传统北极考察海域,以及东白令海陆架和西北太平洋新拓展的海域,进行了包括重点海域断面调...     

南海南部陆坡区生态要素垂向分布和日变化特征及其与物理环境的关系

利用2004年5月"实验3"号船在南海南部陆架区观测站(109°40′E,06°05′N)连续48h观测得到的温度、溶解氧浓度、叶绿素浓度数据,分析了观测点的叶绿素和溶解氧的垂向分布、日变化特征及其同水温和盐度等物理环境要素的相关关系。结果表明,叶绿素和溶解氧垂向分布与温度有着显著的负相关关系,与盐度有着显著的正相关关系,溶解氧和叶绿素的日变化与温度和盐度的相关性则不显著,跃层深度和海流等对溶解氧的日变化有一定的影响作用。     

白令海和楚科奇海鱼类种类组成及其对生态环境变化的响应

根据第4次中国北极科学考察在白令海与楚科奇海进行的鱼类拖网调查资料,分析了白令海与楚科奇海鱼类生物的种类组成、优势种、物种多样性和区系特征,探讨了鱼类生物对北极气候快速变化的响应。结果表明,白令海与楚科奇海两个海域共鉴定鱼类生物14科41种;主要优势种类为粗壮拟庸鲽(Hippoglossoides robustus)、北鳕(Boreogadus saida)、短角床杜父鱼(Myoxocephalus scorpius)、斑鳍北鳚(Lumpenus fabricii)、粗糙钩杜父鱼(Artediellus scaber);从适温性来看,冷水性种类最多,有35种,冷温性种类6种;从栖息地生态类型来看,底层鱼类、近底层鱼类和中上层鱼类分别为35、5和1种;Shannon-Wiener多样性指数平均为1.21,呈现南高北低的特点,整体多样性水平不高;气候变化引起部分北极、亚北极海区鱼类出现不同程度的纬向和纵向移动,由此将引起北极渔业资源分布格局的变化。     

北极楚科奇海北部特征水团对浮游植物空间分布的调控

通过楚科奇海北部–加拿大海盆西侧交接地带的生态调查,我们发现0～150 m海域水体中以融冰水(MW,0～20 m)、白令海夏季水(s BSW)和阿拉斯加沿岸流(ACW)等水团为主。水温和营养盐变化与水团息息相关,物理–生化的耦合作用进一步影响了浮游植物分布和群落结构。叶绿素a浓度最大值多位于约50 m深、富含营养盐的s BSW和ACW暖水团中。sBSW和ACW中分别以小型(占比约74%)和微微型(占比约65%)浮游植物为主。藻华初期,溶解无机氮(DIN)虽呈相对限制状态,但仍高于浮游植物生长所需阈值。双单元混合模型显示：浮游植物对氮去除明显,氮吸收量与叶绿素a浓度呈正比,且在温度略高的ACW水团中氮吸收量高于s BSW水团。在北极变暖、波弗特流涡增强以及ACW和sBSW营养盐补给下,该区域的浮游植物的叶绿素a浓度(均值：(0.327±0.163)mg/m³,范围：0.04～0.69 mg/m³)与历史数据相比有所提高。这将增加北极海区的碳吸收通量,有利于其作为碳汇区的发展。     

白令海2008年冬夏季节陆架水的差异

本文利用中国海洋大学极地变化重点实验室提供的2008年3月与7月白令海陆架水资料,对白令海200 m内水域温盐及水团进行了分析和对比,对白令海陆架区冬季水团形成机制做了初步的探讨。白令海冬季陆架水的温盐结构垂向均匀;夏季层化明显,存在垂直温盐跃层;白令海由夏季表层水和冬季水两种水团组成;白令海冬季残留水团在陆架区水深20 m处即出现,最低温度较大洋深处冬季水温偏低。     

楚科奇海盆M04柱晚更新世以来沉积古环境记录

对"中国第五次北极科考"采自楚科奇海盆的M04柱进行粒度、冰筏碎屑、黏土矿物、岩心XRF扫描、沉积物颜色分析,初步建立了楚科奇海盆晚更新世MIS4期以来的沉积地层框架。MIS4期以来,楚科奇海盆M04柱沉积物粒度和黏土矿物组成具有明显的冰期/间冰期变化特征,冰期沉积物粒度分布以双峰态为主,由洋流搬运和海冰搬运沉积组分组成,伊利石含量高、高岭石含量低;间冰期沉积物具有三峰态粒度分布特征,由海冰搬运、洋流搬运和冰山搬运沉积组分组成,伊利石含量低、高岭石含量高。通过M04柱黏土矿物组合类型与北冰洋边缘海盆的表层沉积物黏土矿物组合类型对比表明,晚更新世以来楚科奇海盆沉积环境发生显著变化:温暖的间冰期受波弗特涡流驱动,波弗特海为研究区的物源输入提供了主要贡献;寒冷的冰期表层环流呈反向输运,细颗粒物源碎屑以东西伯利亚海的输入为主。     

夏季白令海声速剖面分布特征

利用中国第5次北极科学考察CTD数据,分析了白令海夏季声速剖面结构特征。对比Chen-Millero、Delgrosso、Wilson 3种声速计算方法,其中Chen-Millero方法计算的声速值居中。将白令海夏季声速剖面结构总结为5类。其中白令海盆区域,受次表层低声速水团影响,夏季声速从表层向下先减小后增大,双跃层结构明显,南北差异较大,主声跃层位于133~200 m,强度在0.38 S-1左右,季节跃层强度约为-0.77 S-1;海盆向陆架过渡区域,声速水平变化剧烈;白令海峡以南受不同性质海流的影响,西南部声速比东南部小、跃层强,强度分别为-2.4 S-1、-2.0 S-1;9月份陆架海区表层声速开始减小,从表层向下声速先减小后增大。     

白令海鱼类分类多样性及鱼类区系研究

根据FishBase、Global Species等数据库中的鱼类物种资料,结合中国第四次北极科学考察在白令海的鱼类调查数据,运用分类多样性方法分析了白令海鱼类的分类多样性水平及其区系特征。结果表明:数据库记录白令海鱼类359种,中国第四次北极科学考察在白令海捕获鱼类31种;白令海与阿拉斯加湾鱼类相似性系数最高;白令海鱼类分类阶元包含指数(TINCLi)分别为目级阶元(2.90、8.86、16.48)、科级阶元(3.05、5.67)、属级阶元(1.80),平均分类差异指数△~+为62.7,分类差异变异指数∧~+为185.0;白令海鱼类组成可以分为3个区系。随着全球气候变化导致白令海海域的冷水团北移和海水表面温度上升,部分鱼类持续性北移可能是白令海的鱼类物种组成结构改变的主要原因。