1980—2015年夏季南大洋亚南极锋和极地锋的长期变化研究

本文利用再分析月均海洋温盐数据,分别采用基于物理现象和固定温盐量值的锋面识别标准,探究1980—2015年夏季(1—3月)亚南极锋(Subantarctic Front,SAF)和极地锋(Polar Front,PF)的变化特征。对此时段的长期变化,两类标准给出了基本一致的结果。在绕极平均意义上,SAF和PF的位置虽然存在南北向摆动,但是在1980—2015年并没有显著的长期移动趋势。在整个空间场上,锋面的位移幅度、稳定性和长期移动趋势均有明显的区域差异性,在经过大的地形障碍区时,锋面较稳定,位移幅度较小,而在深海盆区和脱离地形约束的下游,锋面稳定性较低,且经向位移幅度较大。SAF和PF稳定性最高、长期移动趋势最小的区域分别位于印度洋扇区和大西洋扇区。SAF在太平洋扇区的东部海盆区有较显著的长期移动趋势,且南北向位移均存在,PF在印度洋扇区以向极移动为主。在年代和年际尺度上,两类标准给出的结果存在一定的差异,进而分别对两类识别标准的适用性进行了讨论。对于PF来说,温度现象类标准总体上稳定性更高,优于等温线标准。     

2003年夏季东南印度洋上层海洋的水文特征

本文利用 2 0 0 3年 2月我国第 1 9次南极考察队在南极普里兹湾到澳大利亚弗里曼特尔南印度洋断面上获得的XBT和XCTD数据 ,分析了该断面上层的水团分布和锋面的特征 ,并讨论了极锋以南表层的淡水输入和热量输入与海冰、降水及平流之间的关系。南极夏季表层水(AASSW)、亚南极表层水 (SASW)、亚热带表层水 (STSW)分布于温盐跃层之上的混合层中 ,由南向北依次分布。AASSW之下是向北延伸的温度最小值层 ,即冬季水 (WW) ,其下则是涌升的上层南极饶及深层水 (UCDW)。南侵的高温高盐的亚热带表层水 (STSW)之下是温度和盐度相对均匀的亚南极模式水 (SAMW)。本航次发现 ,在 63.5°S ,79.7°E的 60 0m以深有低盐水体 (相对其周围水体 )存在 ,核心盐度 34.5 8,位于 80 0- 90 0m水深之间。这是历次考察在该断面所不曾观测到的现象。断面上的锋面从南向北依次为南极陆坡锋 (ASF)、极锋 (PF)、亚南极锋 (SAF)和亚热带锋 (STF)。ASF位于 65°S以南的 1 0 0m以深 ,等温线和等盐线向南倾斜 ;PF位于 5 4°S ,90 .4°E ;SAF位于 45 .3°- 47.5°S ,1 0 2 .5°- 1 0 4 .4°E之间 ,深达整个测量深度 ,温度具有两个高梯度核心 ;首次在该断面观测到双STF结构 ,位于 41 .9°- 42 .6°S,1 0 6.7°- 1 0 7.3°E和 37.7°- 38     

联合卫星重力和卫星测高确定南极绕极流

联合基于GRACE重力卫星观测资料恢复的重力场模型(EIGEN-GL04S1)和卫星测高推求的平均海面高模型(KMSS04)来构造南极绕极流区域的平均海面动力地形,并利用小波滤波方法去掉短波及噪声信号,进而推算大、中尺度的绕极流。与非卫星重力场模型、同化资料及海洋水文资料确定相应结果的验证分析表明:基于新的卫星重力场模型推算的南极绕极流区域的海面动力地形、PF、SAF和表层流场等都与海洋学结果相吻合,且局部特征更加清晰。表明卫-卫跟踪重力卫星计划确定的地球重力场模型较之以前存在的重力场模型在中长波部分精度有较大提高,从大地测量(从空间)角度来探测南极绕极流已达到较高的精度。     

南极普里兹湾海域夏季表层水与绕极深层水年际变化

利用中国第27、28、29和31次南极科学考察期间在普里兹湾海域获取的水文观测数据,分析了该海域的水团分布、夏季表层水年际变化及其原因和绕极深层水涌升的年际变化特征。研究发现:第27和31航次观测到的夏季表层水的温盐范围较大;第27航次观测到的夏季表层水温度相对较高,可达1.22℃;第29航次观测期间海冰较少,夏季表层水的厚度约为50 m(73.00°E、75.50°E和67.25°S断面),第31航次观测到的夏季表层水最深达到100 m;第28和29航次观测到较为明显的绕极深层水涌升,在73.00°E断面尤为突出;观测到的绕极深层水在第28航次向上涌升到90 m,在第29航次向南延伸较远,达到67.67°S;湾内气旋性环流对绕极深层水的涌升有明显的输运作用。     

南极绕极流的表层环流结构和能量分布特征

利用历史的表面漂流浮标资料研究了南极绕极流的平均结构、变化规律和能量特征。强劲的南极绕极流沿着纬向从西向东流动,并伴随着复杂多变的海洋锋面,主导着整个南大洋的海洋环流系统。首先,标准方差椭圆表明,阿加勒斯回流和东澳大利亚暖流是南极绕极流重要的流量补充。在南半球的冬季,南极绕极流的流速随着西风的增强而增强。在南极绕极流经向摆动的影响下,流核上的经向流速比纬向流速具有更加不稳定的特征。另外,南极绕极流从非洲南部开始自西向东逐渐减弱。其次,从能量的角度讨论了南极绕极流的细节特征。平均动能、扰动动能及其均方根在流核区域都很强,扰动动能和平均动能比值的趋势恰恰相反,强(弱)能量分布区域的涡旋耗散反而比较弱(强)。除了扰动动能和平均动能的比值之外,所有的能量形式都呈现了从西向东减弱的趋势。涡动耗散对南大洋北部的平均动能影响更大。     

南极绕极流研究进展综述

南极绕极流是自西向东横贯太平洋、大西洋和印度洋的全球性环流,也是世界上唯一一支和地球上所有其他洋流都有关联的洋流。尽管对南极绕极流的观测和研究历史相对较短,但是对其特征、变化和机制的研究已取得了许多重要进展,对其在全球变化中的作用的研究也日益深入。南极绕极流成为海洋和大气科学领域的前沿研究内容。以绕极流锋面分布、流速特征、纬向输运、经向输运及其响应的动力机制为重点,总结了过去数十年里对绕极流观测和理论的研究结果,明确了研究中仍然薄弱的环节,并提出了相应的工作建议,以促进我国关于南极绕极流及相关海洋和大气过程的研究。     

普里兹湾海域的夏季上层水及其北向运动

本文利用中国第 1 5次南极科学考察普里兹湾及邻近水域观测的 CTD资料 ,研究并分析了普里兹湾及其邻近洋域上层的水团分布。确定了普里兹湾夏季近岸水 ,普里兹湾夏季表层水 ,普里兹湾陆架水和南极绕极深层水的范围、深度和温盐特性。在此基础上 ,进一步发现了普里兹湾陆架水的北向扩展。讨论了其北向扩展的热力学和动力学特征。这些特征涉及到逆温层的厚度、垂向温度和温度梯度最小值的存在 ,以及陆架水北向运动的斜压性和科氏力的作用     

南极樊尚湾大陆架mCDW入侵影响下的水体结构演变特征分析

利用象海豹CTD观测到的2012年3—10月南极樊尚湾海域的温盐剖面数据,研究结冰期该海域陆架区变性绕极深层水(mCDW)入侵影响下的水体结构演变过程.结果显示,从湾口到湾最内侧的深层都存在显著的mCDW入侵.结冰过程中来自海表的冷却和析盐作用从上方向海洋内部延伸,而到6月中旬湾最内侧的400 dbar以深层结依然没被...     

南极海冰、冰穴和冰川冰及其对水团形成和变性的作用

本文利用前人的成果及笔者1992/1993年的南极海冰观测和收集的资料以及水文观测资料数据阐述了南极海冰的特性,特别是南极海冰过程、冰穴以及冰川冰对南极水团(南极表层水、南极底层水、南极陆架水、南极中层水以及南极冰架水)的形成和变性所起的特殊作用。 南极海冰覆盖面积的年际变化,夏季最大年份是最小年份的2倍多,冬季年间变化较小,最大仅为20％;但其季节变化非常大,冬季平均覆盖面积通常是夏季的5倍。南极海冰对大气-海洋间相互作用有重大影响,特别是深海洋区中冬季的结冰和发育造成的垂向对流、夏季的融化是形成南极表层水(含南极冬季水和南极夏季表层水),进而形成南极中层水的主要原因;南极陆架区的的海冰兴衰过程是形成南极陆架水的直接原因,它与变性南极绕极深层水混合并受到冰川冰的进一步冷却作用,成为形成南极底层水的主要水团;南极冰架底部的冷却、融化和冰架以下水体的结冰作用形成的高盐对流过程产生的南极冰架水,亦是形成南极底层水的贡献者。 冰穴是70年代以来卫星观测的重大发现。对其形成和对大气、海洋的影响作用尚不完全清楚,初步的研究成果表明,冰穴中产生的热盐对流对南极水团的形成、变性、大洋深层的翻转以及海洋-大气间的热量传输和气体交换起有非常重要的作用。     

南极普里兹湾及邻近南大洋水体N_2O分布特征

利用中国第25、26次南极科学考察航次获得南极普里兹湾及邻近南大洋附近水样,采用顶空气相色谱法分析其中N_2O含量,结果表明普里兹湾陆架水体N_2O浓度较低,介于13.2―17.4 nmol·L~(-1),且呈现不饱和状态,饱和度异常值为-7%;而普里兹湾附近南大洋水体中N_2O浓度较高,介于15.5―23.3 nmol·L-1,除表面一层极薄的不饱和层外,中层至底层水体相对工业革命前大气浓度为高度过饱和状态。该区域N_2O的分布格局与复杂的水团特性和水文过程有密切关系。N_2O含量不饱和的普里兹湾陆架水(SW)和绕极深层流(CDW)混合下沉形成南极底层水(AABW),可能为温室气体N_2O提供向深层海洋输运的通路。这个过程为大气N_2O提供了一个汇的机制,使南极近岸水体成为大气N_2O的汇区。     

Upper-ocean hydrodynamics along meridional sections in the southwest Indian sector of the Southern Ocean during austral summer 2007

This paper addresses analysis of surface meteorological and hydrographic data collected along the transects Durban–India Bay, Antarctica (Track-1) and Prydz Bay–Mauritius (Track-2) during February–March 2007 as part of the International Polar Year project (IPY#70). Strong winds (>12 m s⁻¹) resulted in enhanced turbulent heat loss north of 45°S. Whereas a highly stable marine atmospheric boundary layer (MABL) and strong winds facilitated the release of latent heat of condensation along Track-1, a highly unstable MABL and strong winds resulted in large turbulent heat loss from the sea surface along Track-2, in the 40–45°S belt. The northern and southern branches of Subantarctic Front on both tracks coalesce, while the Agulhas Retroflection Front (AF) and South Subtropical Front (SSTF) merge between 43° and 44°S on Track-2. The southern branch of the Polar Front (PF2) meanders 550 km southward towards the east. The Subtropical Surface Water, Central Water, and Mode Water are located north of 43.5°S, while the Subantarctic Surface Water, Antarctic Surface Water, Antarctic Intermediate Water, and Circumpolar Deep Water are encountered in the region of the Antarctic Circumpolar Current (ACC). Baroclinic transport relative to 1000 db reveals that the ACC is enhanced by 10 × 10⁶ m³ s⁻¹ eastward, and a four-fold increase in transport occurs south of the ACC. Nearly 50% of the ACC transport occurs in the 100–500 m slab. We discuss the effects of the feedback of AC and hydrological fronts on the MABL.     

极锋以南洋区N_2O源汇特性初析

N_2O是大气中最重要的温室气体之一,目前已经有大量的研究对海洋N_2O循环及海洋对N_2O收支的贡献进行追踪报道。然而,极区相关研究仍然十分有限。本研究利用中国第25、26次南极科学考察的机会,对南大洋进行的采样以及实验室分析,结果显示,南大洋表层海水存在亚热带锋附近N_2O过饱和,亚南极锋附近接近饱和,和极锋以南洋面的不饱和的特征。海冰融化后,其融冰水的注入是N2O不饱和特征形成的主要原因。运用正态分布选取站观测风速95%以上的风速范围进行平局估算出极锋以南洋区海气通量,结果显示,极锋区以南表层海水是大气N_2O的汇区,年吸收通量约为3.5×10~(-4)—7.7×10-4Tg·a-1(百万吨氮/年)。     

新疆地区25 a地面风场特征分析

 地面风除了受大范围环流影响外,还受地形影响较大。新疆既有大的盆地,又有高山垭口,造就了特殊的新疆地面风场。利用新疆54个气象站1980—2004年,每日4个时次的地面风资料,分析了该地区地面风场的长期特征,并进行经验正交函数分解。研究表明,新疆长期地面风场北疆、东疆和南疆有显著差别,主要表现在风向的转变,即北疆总体表现为西北风,南疆表现为偏东风,东疆表现为由西北风向偏东风转换的反气旋性弯曲气流;新疆经向风的长期变化表现为南风距平加强,而纬向风则表现为东风距平加强;经向风在整个时间序列上有3~5 a的短期变化,而纬向风在整个时间序列上有3~6 a的短期变化,且都表现为随时间延续周期变长;经向风南风距平增大趋势的最大值发生在七角井,而北风距平增大趋势的最大值则在阿拉山口。纬向风西风距平增大趋势的最大值在七角井,东风距平增大趋势的最大值位于安德河;EOF分析表明,第一特征向量的贡献达到87.5％,而第一特征向量对应的时间系数的距平值以1987年和1999年为界,表现为“正负正”的趋势。     

国际南北极地区文献数据库的检索方法与极地文献统计分析

通过分析南北极地区文献数据库 ( AAR CD- ROM) ,极地文献数量、极地主要学科文献数量、极地冰川学科及其分支的文献数量在不同时期的发展变化情况 ,得出的主要结论有 :自 1 70 3年有第一篇极地文献到 1 90 0年间 ,极地文献数量不多 ,1 90 0年左右时间的文献量有一个增量 ,从1 957～ 1 958年的国际地球物理年以来 ,南极研究得到很大发展 ,北极研究则是在 1 970年以来有更大的发展 ,这样的发展势头继续保持着 ;极地研究的有大量的极地冰川文献 ,其次是极地海洋、极地地质、极地生物等学科文献 ;南极地区学科侧重点有天文、大气、地质、生物等学科 ,北极地区侧重在海洋、资源、环境等学科 ;南极研究中发展最快的学科有环境科学、信息科学 ,在北极地区 ,环境科学、生物科学、信息科学和医学的发展较为迅速 ;极地冰川学科与其它学科产生交叉研究 ,出现了一些新的分支 ,学科交叉发展和分支现象在极地的其它极地学科领域也普遍存在 ,也是极地学科发展变化的趋势之一。     

南极绕极流区中尺度涡动动能年际变化和转换机制

采用多种资料研究南大洋南极绕极流(Antarctic Circumpolar Current,ACC)区中尺度涡的年际变化规律及机制.通过分析网格化融合卫星海洋资料AVISO(Archiving,Validation and Interpretation of Satellites Oceanographic DATA...