南极中山站近岸海冰生态学研究 Ⅳ.海冰营养盐浓度的季节变化及其与生物量的关系

对１９９２年４月至１２月间中山站近岸海冰营养盐状况以及与生物量的关系进行了分析。为了能与海水中的营养盐进行对比,对海冰融化样的营养盐数据进行了同期冰下海水表层盐度的校正。结果显示,海冰中多数层次的硝酸盐浓度低于冰下表层海水的浓度,而磷酸盐和硅酸盐浓度则正好相反,亚硝酸盐浓度在观测期间均高于冰下表层海水的浓度。海冰营养盐浓度无明显的变化规律,呈现较大的波动,它可以是冰下表层海水的数分之一直至高出一个数量级,除显著的冰底水华期外并不构成冰藻生长的限制因素。海冰营养盐的分布与叶绿素ａ含量无明显的相关性。     

南极中山站近岸海冰生态学研究Ⅲ.冰藻优势种的季节变化及其与冰下浮游...

自１９９２年４月１２日至１２月３０日对中山以西同拉峡湾海冰和冰下水柱中藻类优势种组成和丰度进行了测定。４月份和１１月中旬至１２月中旬冰柱和水柱藻类丰度高达１０＾８－１０＾９ｖｃｅｌｌｓ／ｍ＾２。冰藻的普遍或季节性优势种主要包括Ａｍｐｈｉｐｒｏｒａ ｋｊｅｌｌｍａｎｉｉ，Ｂｅｒｋｅｌｅｙａｒｕｔｉｌａｎｓ，Ｎａｖｉｃｕｌａ ｇｌａｃｉｅｉ，Ｎｉｔｚｓｃｈｉａ ｂａｒｋｅｙｉ，Ｎ．ｃｙｌｉｎｄｒｕｓ，     

南极中山站近岸海冰生态学研究Ⅲ.冰藻优势种的季节变化及其与冰下浮游植物的关系

自１９９２年４月１２日至１２月３０日对中山站以西内拉峡湾海冰和冰下水柱中藻类优势种组成和丰度进行了测定。４月份和１１月中旬至１２月中旬冰柱和水柱（０～５０ｍ）藻类丰度高达１０８～１０９ｃｅｌｓ／ｍ２。冰藻的普遍或季节性优势种主要包括Ａｍｐｈｉｐｒｏｒａｋｊｅｌｍａｎｉ、Ｂｅｒｋｅｌｅｙａｒｕｔｉｌａｎｓ、Ｎａｖｉｃｕｌａｇｌａｃｉｅｉ、Ｎｉｔｚｓｃｈｉａｂａｒｋｌｅｙｉ、Ｎ．ｃｙｌｉｎｄｒｕｓ、Ｎ．ｌｅｃｏｉｎｔｅｉ和Ｎｉｔｚｓｃｈｉａｓｐ．。由于藻类结合入冰后自身的演替，春－夏季海冰剖面中所记录的优势种组成并不能准确反映冰底优势种的季节演替过程。从冰底和水表藻种组成的对比表明，两者仅在春末冰底冰藻水华期间具有较强的相似性。秋、春季冰底冰藻水华的形成以现场生长为主，夏初冰藻释放入水后对冰下浮游植物的播种作用不明显。     

南极中山站近岸海冰生态学研究Ⅰ．1992年冰藻生物量的垂直分布及季节变化

从１９９２年４月至１２月对东南极中山站近岸当年冰生物量及其环境因子进行了观测。冰底有色层出现在４月下旬和１１月下旬，集中于冰底２～３ｃｍ，叶绿素ａ最高含量分别为８８．３ｍｇ／ｍ３和２８１０ｍｇ／ｍ３，相应的冰藻数量分别为３．５×１０６和１．２１×１０８个／升。柱总叶绿素ａ含量的季节性变化极为显著，尤其是以春季的大幅度快速增值为特征，变化范围为１．１７～５９．７ｍｇ／ｍ２，冰藻生物量主要分布在冰底，冬季期间则集中在冰底或冰的中上层。藻类优势种较为单一，秋季优势种为Ｎｉｔｚｓｃｈｉａｌｅｃｏｉｎｔｅｉ、Ｎ．ｂａｒｋｌｅｙｉ和Ｎ．ｃｙｌｉｎｄｒｕｓ；春季优势种为Ａｍｐｈｉｐｒｏｒａｋｊｅｌｍａｎｉ，Ｂｅｒｋｅｌｅｙａｒｕｔｉｌａｎｓ和Ｎ．ｌｅｃｏｉｎｔｅｉ。中山站近岸冰藻生物量的垂直分布和季节变化以及春季优势种的组成与东南极其它固冰区具有较强的相似性，与亚南极固冰区差异较大。     

南极中山站近岸海冰生态学研究 Ⅱ．1992年冰下水柱浮游植物生物量的季节变化及其与环境因子的关系

自１９９２年４月１２日至１２月３０日对中山站附近内拉峡湾冰下水柱中浮游植物生物量以及环境因子的季节变化进行了测定。水中叶绿素ａ含量在０．０３－２１．４０ｍｇ／ｍ３之间波动，在覆冰期间，生物量基本上随深度的增加而下降；５－９月份各层次的生物量普遍低于０．５ｍｇ／ｍ３，８－９月份低于０．１ｍｇ／ｍ３。各层次中以水表含量的季节变化最为明显，成冰后在９月份形成低谷，于１２月中旬紧接着冰底水华的消失而形成单一峰值。生物量中微型浮游植物（＜２０μｍ）的比重在４－９月份的多数层次占有一半以上，１０月份后随着生物量的上升而下降，在水华期水表的比重最低，仅占总量的３．２％。其柱总生物量基本上与冰中生物量处于同一数量级，在冰藻水华期其量值甚至低于冰中生物量。营养盐（μｍｏｌ／Ｌ）的波动范围为ＰＯ４－Ｐ：０．３２－０．７９，ＳｉＯ３－Ｓｉ：２６．４７－６９．９２，ＮＯ３－Ｎ：１．４１－３１．７５，尽管水华期水表营养盐含量降至观测期间的最低点，但仍能满足冰下浮游植物的生长所需。光辐照度由于在冰水界面的量值仅为冰表入射光的不足５．３％至低于１％，成为水中产量最为可能的限制因子。     

南极威德尔海新生期海冰生态结构Ⅰ.叶绿素a与营养盐

１９９２年３－５月极星号ＡＮＴ／Ｘ３秋季航次，对南极威德尔海东北海域浮冰区形成期新冰生态结构进行考察研究。结果表明，海冰物理结构特征与海冰生成环境及其形成过程有很大关系。冰体结构以颗粒冰、柱状冰以及混合冰为主，以颗粒冰为主结构的海冰较多地聚集浮游生物细胞，消耗部分冰中营养盐，柱状冰较少聚集生物细胞，其营养盐波动较小。同时，新形成期海冰中，叶绿素含量普遍低于一年冰，而营养盐含量则较高，基本处于初始状态，由此表明，海冰中生命活动随海冰冰龄增加而不断增强。     

南极中山近岸海水生态学研究Ⅰ.1992年冰藻生物量的垂直分布及季节变化

从１９９２年４月１２月对东南极中山近央求发年冰生物是及其环境因子进行了预测。冰底有色层出现在４月下旬和１１月下旬，集中于冰底２－３ｃｍ，叶绿素α最高含量分别为８８．３ｍｇ／ｍ＾３和２８１０ｍｇ／，＾３，相应的冰藻数量分别为３．５×１０＾６和１．２１×１０＾８个／升。     

南极海冰的时空变化特征

依据Hadley中心提供的全球海冰密集度格点资料 ,利用诊断分析方法 ,对近 35年来南极海冰的时空变化特征进行了研究。研究表明 ,在南极地区 ,海冰平均北界和海冰总面积的变化基本一致 ,可以用海冰北界来研究南极海冰的时空变化特征。南极海冰最多和最少期分别出现在 9月和 2月 ;威德尔海和罗斯海地区海冰最多、变化最大 ,南极半岛地区海冰最少 ,变化也小 ;近 35年来环南极地区的海冰有明显的减少趋势。南极海冰变化的时空多样性十分明显 ,存在着 5个变化不同的区域 ,其中有两个区域近 35年来海冰范围扩大 ,面积增加 ,而另三个区域则海冰范围缩小 ,面积减少。不同区域的海冰都存在着较明显的 2- 3年和 5- 7年主振荡周期。南极海冰时空变化特征的研究对进一步认识南极地区海 冰 气相互作用的物理过程 ,讨论南极海冰变异与大气环流和天气气候的关系有重要意义     

南极威德尔海新生期海水冰生态结构：Ⅰ.叶绿素a与营养盐

１９９２年３－５月极星号ＡＮＴ／秋季航次，对南极威德尔海东北海域浮冰区形成期新冰生态进行考察研究。结果表明，海冰物理结构特征与海冰生成环境及其形成过程有很大关系。冰体结构以颗粒冰、柱状冰以及混合冰为主，以颗粒冰为主结构的海水较多地聚集浮游生物细胞，消耗部分冰中营养盐，柱状冰较少聚集生物细胞，其营养盐波动较小，同时，新形成期海冰中，叶绿素含量普遍低于一年冰，而营养盐含量则较高，基本处于初始状态，由此     

MODIS海冰数据监测中山站附近海冰的季节性变化

本文利用中分辨率成像光谱仪(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer,即MODIS)的海冰数据,监测中山站附近区域海冰的季节性(尤其是夏季)的消融与冻结情况及海冰表面温度的变化。文中先对MODIS的海冰数据进行影像分层、数据合成,分时间段计算海冰范围,然后提取海冰表面温度信息,最后对获取的数据进行分析。研究结果表明,中山站附近区域在每年10月至翌年2月中上旬为海冰消融期;2月中下旬至4月为海冰冻结非密封期;5月至9月为海冰冻结密封期。海冰范围2月份最小;海冰表面温度1月份最低,8月份最高。     

北冰洋入海径流变化状况及其与近岸海冰关系

北极入海径流是北冰洋最主要的淡水来源之一,也是影响北极变化的重要因素。利用Dai和Trenberth发布的1979—2010年全球河流流量和陆地径流数据集、全球径流数据中心(GRDC)数据集和美国国家冰雪中心数据集,以入海口位置划分研究区域为楚科奇海区、东西伯利亚海区、拉普捷夫海区和喀拉海区;以流量特征,选取注入北冰洋的前12条大河中的6条主要河流为代表,采用Mann-Kendall趋势分析方法,检测了不同海区入海径流在不同季节的变化特征及趋势,并对其与边缘海区海冰覆盖面积的关系进行分析。结果表明:所有河流的季节特征明显且一致,径流量集中在4—11月, 6月前后的洪峰流量远大于春季和秋季的径流量,且叶尼塞河和勒拿河洪峰时期的流量是其他河流的3—4倍。径流季节变化明显,在全球变暖的影响下,径流总体呈现显著增长趋势,春季径流量增加最为明显,其中东西伯利亚海域入海径流增长最快。楚科奇海春季径流量与融化开始时间显著相关,径流量每增加5.9 km3·a–1,海冰融化时间提前一天。东西伯利亚海夏季径流量与融化开始时间(8月)显著相关,径流量每增加30.7km3·a–1,海冰融化时间提前一天。东西伯利亚海8月最大日径流量与当月冰情显著相关,最大日径流量发生时间平均提前于海冰低谷发生时间8天。不考虑其他因素的情况下,最大日径流量每增加15.7km3·a–1,海冰低谷距平降低1%,表明其促进融冰期海冰的融化,导致冰情减轻。东西伯利亚海秋季径流的增大加速了结冰后期海冰的冻结。     

南极中山站近岸海域生态环境监测与研究

1998年 1 2月 1 1日至 1 999年 1月 1 3日在中山站近岸海域进行了一次较为全面的生态环境监测 ,监测内容包括∶ p H、T、盐度 (电导率 )、浊度、DO、COD、营养盐 (NO3 - N、NO2 - N、NH4 -N和 PO4 - P)和叶绿素 ,部分监测站位海水样品分层采集 ;其间还进行两次中山站区排污口生活污水连续 2 4小时监测。结果表明 ,冰缝间以及海冰底层下 1 m内的海水为各种环境理化因子的急剧变化层 ,大于冰底 1 m深的海水中的各要素变化梯度趋于平稳 ,营养盐垂直分布具有一定规律。p H和 DO为一类海水水质 ,无机氮属一、二类水质 ,无机磷属超三类水质 ,表层海水中叶绿素 a的平均值为 0 .6 71 mg/m3。中山站排放的生活污水中 COD、p H和悬浮物均符合我国的废污水排放标准 ,仅无机磷超一级排放标准。文中还探讨了在中山站近岸海域开展生态环境监测的监测方法     

近30年南极海冰的变化特征

采用NCEP的1973-2002年南极海冰密集度资料,对近30年南极海冰冰密集度的季节变化、年际变化及其与南极海冰涛动指数的长期变化关系进行了分析研究。结果表明,南极海冰的季节变化特点是海冰融化速度远大于凝结速度,而北极海冰融化速度与凝结速度基本相同。南极海冰存在着明显的年际变化,海冰面积指数呈增加趋势,年平均倾向率为28/10a。而北极海冰年际变化则相反,呈减少趋势,年平均面积指数的倾向率-3.5/10a。南极海冰涛动指数能代表南极地区近1/3的海水变化,是南极海冰变化的重要指数,具有10年、3-5年和2年左右的准振荡周期。     

南极中山站风的长期变化特征及其可能原因

利用1989—2020年南极中山站地面气象观测数据和NCEP/NCAR再分析资料,分析了风的变化特征及其趋势,并对风速减小的原因进行了探讨。结果表明(1)中山站风速存在明显的季节差异,冬季风速最大,秋季次之,夏季最小,风速日变化呈单峰单谷型,峰值出现在凌晨5时,谷值出现在15时,春季和夏季风速具有明显的日变化特征,秋季和冬季风速日变化不明显;(2)中山站近31年的风速、下降风频数和大风日数均呈减小趋势,四季中夏季减小趋势最大,风矢量分解后显示,南风分量减小速率显著大于其他风分量,西风和北风变化趋势不显著,东风分量仅在夏季减小趋势显著;(3)中山站年平均风速的减小主要是由中大风和大风日数减少造成的。从大气环流的变化来看,中山站南部极地冷高压和北部南印度洋绕极低压带强度减弱,导致高、低压之间气压梯度减小,造成中山站风速减小。     

南极海冰与我国夏季天气的关系

南极各区海冰变化不同,这种不同的变化必然对各区局地大气环流产生不同的影响,进而可能对全球气候系统产生不同的作用。本文利用Hadley中心提供的1968年1月-2002年12月全球海冰密集度格点资料,结合中央气象台的北半球500hPa、100hPa高度场资料以及中国160站降水、温度资料,利用诊断分析方法,分别对南极Ross海区和Weddell海区海冰与我国夏季天气的关系进行了研究。研究表明,南极Ross海区和Weddell海区海冰对我国夏季天气均具有指示意义。Ross海区是影响我国夏季东北地区降水的海冰关键区,若该区上一年9月海冰偏多,则来年6月我国东北降水偏少;Weddell海区是影响我国夏季东北温度的海冰关键区,若该区上一年9月海冰偏多,则来年6月我国东北温度偏低。     

2002—2011年南极海冰变化的遥感分析

基于2002—2011年南极地区AMSR-E逐日海冰密集度数据, 计算相应时间段内的海冰外缘线和海冰面积, 分析了南极地区这10年来各时间尺度上的海冰变化, 揭示了海冰变化的时空特征。结果表明: 2002— 2011年南极海冰外缘线、海冰面积分别增加了3.64%、3.8%, 总体上呈现增加的趋势, 其中2008年海冰面积最大。罗斯海、西太平洋和威德尔海的海冰面积呈现增加趋势, 而印度洋和别林斯高晋海/阿蒙森海的海冰面积则趋于减小。南极海冰面积一般夏季最小、冬季最大, 相同季节海冰面积变化波动较小, 不同海区只是变化范围不同。南极一年冰增长速度较低, 平均每年增加约0.1×106 km2, 且大范围地分布在南极大陆(除威德尔海外)周围。多年冰平均每年减少0.05×106 km2, 且多处于威德尔海。海冰面积变化与气温有负相关关系。