南极普里兹湾及其邻近海域的温盐跃层

本文利用1981年1～3月首次国际南大洋生态系和生物资源考察所得的52个CTD测站资料,分析了普里兹湾及其邻近海域温、盐跃层的类型、分布特征和成因。分析结果表明,表层为强温跃层,其下大多为强逆温跃层;温跃层和盐跃层强度较强是本海区跃层分布的两大显著特征。不同水系的叠置是形成本海区跃层的主要原因,它们在性质上的差异影响着跃层的强弱。     

南极普里兹湾海域夏季异常表层水温及其成因

用连续两次（１９９１／１９９２年，１９９２／１９９３年）南大洋考察的ＣＴＤ资料，分析了普里兹湾海域夏季表层温度分布。分析表明，在艾默里冰架东北部有一个高温区。用卫星遥感冰图讨论了出现高水温海况的原因。     

普里兹湾及其邻近海区冰-海相互作用的数值研究 Ⅰ.模式

南大洋在全球气候系统中起着重要的作用,对世界大洋水团的形成有重要的影响。在世界大洋中,约有55%-60%的海水特性应当归结于南大洋的物理过程。目前,南大洋的研究已得到各国海洋学者的日益关注,进展较大。但是,对于地处印度洋扇形区的普里兹湾海区的观测和研究则相对较少,其结果的差别甚大。例如底层水形成问题,有些研究者认为这一海区的底层水主要来源于威德尔海和罗斯海,本区内对底层水的贡献即使有,也是非常小的(Smith et al.,1984; Mantyla et al.,1995)。而有些研究者则从观测资料中找到了底层水有可能形成的迹象。就目前研究的结果来看,有些年份,如1982年(Middleton et al.,1989),1987年(Woehler et al.,1988),1991年(乐肯堂等,1996)均发现了异常高盐的陆架水,它有可能与深层水混合而形成底层水。对于该海区的环流特别是深层环流迄今为止也是知之甚少。大多数研究是基于动力高度的计算结果( Grigor yev,1967;Smith et al.,1984,1993;Middleton et al.,1989),但他们给出的环流型式相互之间差异很大。这些差异的存在,虽然确有年际变化等因素,但也不能排除研究方法本身的局限。该海区地形复杂(图1),海冰有显著的季节变化和年际变化(Allison et al.,1993,1994),使得该海区的物理海洋状况非常复杂。南极地区由于环境恶劣,海洋观测集中在夏季,并且资料的连续性较差,因而使传统的研究方法受到很大限制。为了充分发挥有限的实测资料的作用,采用合理的动力学和热力学模式并利用数值方法求解模式方程,不失为一种有效的研究途径。迄今为止,这一海区的数值研究还很少,考虑热力学作用的模式则尚未见诸报道。本文将利用最新的资料和模式,并在模式中同时考虑动力学和热力学的作用,用以研究普里兹湾海区的环流与海冰的动力学和热力学过程。以往的研究发现、等密面分析是研究普里兹湾海区混合与环流的有效方法(乐肯堂等,1997),我们将采用国际上新近发展起来的一种基于等密面的数值计算模式,研究普里兹湾海区环流和海冰的季节变化。这一工作将有助于进一步解决该海区南极底层水的形成问题,因而对于深入认识该海区在南大洋环流系统以至全球气候系统中的作用有重要意义。     

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。     

极区冰下海洋自动剖面观测系统及其应用

中国第25次南极考察期间,于2008年12月,首次将国内研制的冰下海洋自动剖面观测系统用于南大洋考察,在普里兹湾沿岸海冰上开展冰下海洋观测,获得了连续数日的冰下上层海洋温盐剖面数据,为研究浮冰区次表层暖水提供了连续现场观测资料。文中简单介绍了自动剖面系统的技术特点和布放方法以及在南极海域的应用,为以后开展极区冰下海洋观测项目提供参考。     

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。     

普里兹湾区水团和热盐结构的分析

普里兹湾陆架水能否下沉到８００ｍ甚至更深而与上升的绕极深层水相混合并形成南极底层水，迄今仍是一个悬而未诀的问题，利用１９８９－１９９０和１９９０－１９９１南极夏季在普里兹湾邻近海区“极地号”考察获得的温盐资料和有关的化学要素资料，通过对考察区热盐结构和水团分布特性的分析，发现高温，高盐的绕极深层水在某些情况下有可能扩展到普里兹陆架上，在观测期间的普里兹湾陆架上几乎不存在低盐陆架水，而观测到的仅是高     

南大洋大气有机胺分布及来源特征研究

依托中国第36次南极科学考察,利用船载走航气溶胶及气体组分在线分析仪对南大洋大气中气态和颗粒态有机胺进行了在线观测。获得了南大洋开阔海域及普里兹湾大气中高分辨气态和颗粒态有机胺的组成及分布,并对其来源特征进行了分析。结果表明：南大洋大气有机胺以气态三甲胺（TMA）和二甲胺（DMA）为主要存在形态,其均值分别为(104.0±285.2)、(3.5±6.0) ng/m3。普里兹湾大气中有机胺的平均浓度显著高于南大洋开阔海域,气态TMA和DMA均值分别达到(289.0±396.6)、(5.6±16.1) ng/m3。南大洋大气中气态TMA、DMA和氨气（NH3）在不同区域内均具有良好的线性关系,表明三者具有同源性。从来源分析,南大洋大气有机胺主要受到海洋生物活动的影响,但在海冰边缘区及南极近岸海域,企鹅等动物的生物活动会导致大气中有机胺的浓度显著升高。     

2009-2013年普里兹湾表层水体中生物硅含量的年际变化及其与全球气候事件的关系

利用中国南极科学考察期间获得的颗粒物样品,对南大洋普里兹湾海域水体中生物硅的含量分布及年际变化情况进行了分析。研究结果显示:在2013年夏季普里兹湾表层水体中生物硅含量在0.38—8.62μmol/dm3之间变化,平均为1.55±1.86μmol/dm3。生物硅在67°S以南湾内区域表层水体中的含量明显高于67°S以北的湾外区域,最大值出现在普里兹湾陆架区,生物因子是表层水体生物硅含量分布的主控因子。根据不同年份即25、26、27、28、29次南极科学考察期间获取的数据研究显示,普里兹湾表层水体中生物硅含量存在明显的年际差异。历史数据分析结果表明,气候事件对普里兹湾海冰变化有明显的影响,因而对相应年份该海域浮游植物数量和种群结构也会产生一定的影响,从而导致表层水体中生物硅含量的年际差异。     

南大洋普里兹湾沉积物中生物硅含量与分布

利用中国第18,21次南极考察获得的沉积物样品,对南大洋普里兹湾沉积物中生物硅(BSiO₂)的含量以及分布特征进行了初步研究.结果表明:普里兹湾表层沉积物中生物硅含量丰富,生物硅含量在4.89%~85.41%之间变化,平均为30.90%.最高值出现在湾内的IV-10站.生物硅的垂向分布与间隙水中硅酸盐呈现相反的变化趋势.表层沉积物中生物硅和有机碳分布趋势与表层海水中叶绿素a、初级生产力的分布趋势密切相关,最大值均出现在普里兹湾环流中心区域,较好地反映了上层水体中初级生产力的变化状况.     

首次南大洋考察成果通过评审

由国家海洋局和国家南极考察委员会联合召开的我国“首次南大洋考察成果评审会”于1987年3月28日在杭州举行。 来自全国科研和教育等部门的25位专家学者在评审过程中一致认为,我国首次南大洋考察在磷虾生物学及水文状况的研究方面已基本上达到了80年代前期第一次国际南极海洋生物系统及其资源考察的水平。     

2009-2013年普里兹湾表层水体中生物硅的变化及其与气候事件的关系*

提要：利用中国南极科学考察期间获得的颗粒物样品,对南大洋普里兹湾海域水体中生物硅的含量分布及年际变化情况进行了分析。研究结果显示：在2013年夏季普里兹湾表层水体中生物硅含量在0.38-8.62μmol/ dm₃之间变化,平均为1.55±1.86μmol/ dm₃。生物硅在表层水体中的空间分布趋势是在67°S以南湾内区域表层水体中的含量明显高于67°S以北的湾外区域,最大值出现在普里兹湾陆架区,生物因子是表层水体生物硅含量分布的主控因子。根据不同年份即25、26、27、28、29次南极科学考察期间获取的数据研究显示,普里兹湾表层水体中生物硅含量存在明显的年际差异。结合历史数据分析表明,气候事件对普里兹湾海冰变化有明显的影响,因而对相应年份该海域浮游植物数量种群结构也会产生一定的而影响,从而导致了表层水体中生物硅含量的年际差异。     

普里兹湾及其邻近海区冰-海相互作用的数值研究 Ⅱ.环流

对于普里兹湾海区的环流,特别是深层环流,迄今为止知之甚少。虽有一些直接测流资料,但极为零星、难以深入分析。而早期的研究大多是基于动力高度的计算结果,只是近些年来,利用卫星遥感资料和漂移浮标资料,才使该区的环流研究工作取得了进展。Grigor yev(1967)基于动力高度计算,最早给出了背里兹湾水平环流的基本图像。Smith等(1984)和Middleton等(1989)根据澳大利亚在 BIOMASS计划期间取得的资料,给出了较新的表层动力高度分布,乐肯堂等(1997)根据中国南极考察资料,也获得了本区的地转流场。在WOCE计划中,普里兹湾海区附近设有S2(60°E),S3(90°E),S10(60°S)三条断面,通过对这些WOCE资料的分析和研究,对该海区的环流有了进一步的了解。在南大洋可以通过研究卫星图片上浮冰或冰山的运动来了解表层流场的情况(Tchernia,et al.,1980),也可以在浮冰或冰山上安装仪器,进行跟踪。Allison(1989)在1985年和1987年夏末,将浮标观测系统固定在海冰上,并对这些浮标进行了长时间的跟踪,得到了浮标漂移的轨迹图。Park等(1995)利用在 TOPEX/ Poseidon计划中获得的最初18个月(1992年10月至1994年3月)的卫星高度计资料,计算出了南印度洋的表层平均流场,并与利用70年的历史资料计算的动力高度结果以及数值计算结果进行了比较,说明传统的动力计算无法揭示正压流以及地形作用的影响。最近,英国学者利用一个涡分辨率的数值计算模式(FRAM)对南大洋环流进行了模拟,其计算域覆盖了24°S以南的整个南大洋海区,纬向间距为0.25°,经向间距为0.5°,垂向分为32层。该模式模拟的结果给出了有关南大洋环流的更为详尽的图像。 南大洋著名的南极绕极流(ACC)是一支主要由盛行西风驱动的、东向的强大海流,是世界大洋中惟一东、西贯通的洋流。以往的研究表明,在普里兹湾海区的大陆架以北,主要流动是向东运动的ACC的一部分(Callahan,1972;Jacobs,et al.,1977;Smith, et al.,1984; Middleton,et al.,1989)。ACC在流经普里兹湾海区以北的海域时,受到凯尔盖朗海台的阻挡使其环流形式有了很大的改变(Park,et al.,1995)。乐肯堂等(1997)研究表明,普里兹湾海区的ACC具有相同量级的正压分量和斜压分量。在近岸区域,由于东风的駆动,沿岸环流基本上是向西流动(Smith,et al.,1984)。但是流动很不稳定,除了有向西的风生流动外,时而还出现向东的流动(Middleton,et al.,1989)。在某些区段,南极沿岸流不仅是风生的,而且也含有斜压成分(乐肯堂等,1997)。 普里兹湾内的夏季流场基本上是气旋型的。Grigor yev(1967),Smith等(1984)以及Middleton等(1989)均报道了湾内有一个封闭的气旋式流涡。乐肯堂等(1997)采用动力计算所得到的地转流场也呈现出类似的结构。但湾内的气旋式流涡是不稳定的,这与不稳定的东风的变化有关。 Middleton等(1989)认为,在普里兹湾中,陆架水在近岸东风的作用下向西运动,在普里兹湾以西形成一支具有准地转平衡的沿岸流,这支沿岸流在陆架外缘有一个顺坡向的分量,这一推断获得了1985年在普里兹湾内布设的三个浮标站资料(Hodgkinson,et al.,1988)的支持,尤其是莫森站附近的4号浮标资料证实,该处接近冰冻的冷水有一个向海底运动的较大的顺坡分量。乐肯堂等(1996,1997)的研究表明,由于陆架水与深层水在400-600m处混合后产生增密现象,增密后的混合水因其密度大于下层水的密度而下沉,从而产生了上述的向海底运动的顺坡流速分量。 为了尽量消除初始条件对计算结果的影响,我们使模式进行2年的运算,在第2年的2、5、8、11月的14日输出结果,分别代表南半球夏、秋、冬、春四季的情况。     

海洋热点纵横

<正>第26次南极考察队圆满完成南大洋调查经过近10天的昼夜奋战,中国第26次南极考察队在2009年的最后几天圆满完成了对南大洋的科学调查,再次获得大量有关这一海域的物理海洋数据和生物化学样品。此次南大洋调查包括南大洋水文学综合考察、南大洋重要界面碳通量研究、南大洋微型     

雪地上的奇迹——中国第27次南极考察队卸运重型雪地车纪实

这是一个难忘的南极夏季,濒临南大洋普里兹湾东南极大陆拉斯曼丘陵的中山站随着2011年2月底中国第27次南极考察队圆满完成任务安全返航,这里又恢复了平日的寂静,就在撤离的1周前,他们完成了1个战略和战术上都具有重要意义的漂亮行动。     

南极普里兹湾邻近海域海冰生消发展特征分析

利用美国冰雪数据中心发布的2003—2008年高分辨率海冰密集度数据,分6个阶段对普里兹湾区域海冰季节性变化的空间分布特征进行了研究,并根据普里兹湾海区的地形和环流对这些特征的成因进行了分析。结果表明,普里兹湾海冰冻结过程和融化过程分别经历7个月和5个月,海冰融化速度最快月份是10月和11月,主要表现形式为海冰密集度的减少;海冰冻结速度4月和6月最快,海冰外缘线向北扩展。由于普里兹湾近岸达恩利角冰间湖、普里兹湾冰间湖和Barrier湾冰间湖的存在,海冰的融化呈现大洋区由北向南、近岸区由南向北的双向融化特征;而在普里兹湾口、弗拉姆浅滩和四女士浅滩均存在不易融化的冰舌,两者之间的低密集度海冰区,则对应于暖水侵入普里兹湾的通道。南极绕极流在流经凯尔盖朗海台中部时向北偏转,造成此处在盛冰期较其它经度的海冰外缘更靠北,可达57°S。南极辐散带的表层流场和上升暖流抑制海冰冻结和聚集,形成了低海冰密集度区域。     

南极普里兹湾邻近海域海冰生消发展特征分析

利用美国冰雪数据中心发布的2003-2008年高分辨率海冰密集度数据,分6个阶段对普里兹湾区域海冰季节性变化的空间分布特征进行了研究,并根据普里兹湾海区的地形和环流对这些特征的成因进行了分析.结果表明,普里兹湾海冰冻结过程和融化过程分别经历7个月和5个月,海冰融化速度最快月份是10月和11月,主要表现形式为海冰密集度的减少;海冰冻结速度4月和6月最快,海冰外缘线向北扩展.由于普里兹湾近岸达恩利角冰间湖、普里兹湾冰间湖和Barrier湾冰间湖的存在,海冰的融化呈现大洋区由北向南、近岸区由南向北的双向融化特征;而在普里兹湾口、弗拉姆浅滩和四女士浅滩均存在不易融化的冰舌,两者之间的低密集度海冰区,则对应于暖水侵入普里兹湾的通道.南极绕极流在流经凯尔盖朗海台中部时向北偏转,造成此处在盛冰期较其它经度的海冰外缘更靠北,可达57°S.南极辐散带的表层流场和上升暖流抑制海冰冻结和聚集,形成了低海冰密集度区域.     

南大洋太平洋扇区中尺度涡旋的统计特性及其变化

中尺度涡旋在南大洋海洋动力学中具有重要地位,其对气候变化的响应表现也引起了海洋学家与气候学家的广泛关注。本文利用涡动动能与涡旋自动探测技术两种方法对南大洋太平洋扇区的涡旋特性及其变化进行了分析。与前人结果相一致的是,高值的涡动动能主要集中在南极极锋海区,并且自西向东逐渐减弱。在过去的20年里,涡动动能在太平洋扇区的显著增强也集中在中西部海域,这里也是南极绕极流斜压性较强的海域。涡旋统计特性揭示了涡动动能的空间分布及其年际变化主要归因于涡旋振幅与旋转速度,而并非涡旋个数或者涡旋半径。这些结果进一步确认了对应于南半球环状模正位相的绕极西风异常改变了南大洋的涡旋特性,从而表现出涡旋活跃性增强。     

南极普里兹湾及其邻近海区的磷虾类

1981年1—3月,我国派科学工作者参加“首次国际南极洋生物资源考察(FIBEX)”计划中南极普里兹湾(Prydz Bay)及其邻近海区的考察工作(与澳大利亚合作)。区域为南纬60°到南极大陆沿岸,东径60°到90°间的南印度洋海域。本文是对这次考察中由澳大利亚使用“内拉顿”号所采磷虾的初步研究报道,共五种,分录于两属。文中还记述了这五种磷虾的分布与生态特点。图7,参考文献5。     

南极普里兹湾浮游植物现存量与初级生产力粒级结构和新生产力研究

报道1998～1999年夏季在南极普里兹湾及其毗邻海域对细胞丰度、优势种类组成、生物量和初级生产力的粒级结构、新生产力及其环境制约机制的研究.结果表明,调查海区具有显著的空间区域化特征.普里兹湾及其毗邻陆架区浮游植物现存生物量和生产力均较高,大陆坡和深海区明显降低;营养盐浓度由于浮游植物的消耗则有相反的分布趋势.浮游植物生物量和生产力受水体的垂直稳定度、浮游动物摄食、水温和光照等环境条件的控制.粒度分级测定结果表明,对调查海区叶绿素a的贡献,小型浮游生物为52.2%,微型为29.4%,微微型为18.4%;对初级生产力的贡献,小型为52.4%,微型为28.7%,微微型为18.9%.研究海区的平均新生产力和f比分别为230.6mg/(m2·d)和0.43.