基于210Pb测年法的楚科奇海陆架北缘有机碳沉积通量研究

有机碳沉积作用在一定时间尺度上形成海洋碳汇作用的最终净效应,北冰洋陆架的有机碳沉积作用在全球碳循环中有着尤为重要的地位。为了测定楚科奇海陆架的有机碳沉积通量,本文应用210Pb测年法对中国第3次北极考察R17站位的沉积物样品的年龄及沉积速率进行了分析测定,并结合表层沉积物中有机碳的含量计算得到了楚科奇海陆架北缘的有机碳沉积通量。结果显示,该站位的沉积速率为0.6 mm/a,表观沉积质量通量为0.72 kg/m2/a,有机碳沉积通量为517 mmol C/m2/a。经估算,真光层输出的有机碳中约有29 %被长期封存在沉积物中,远高于中低纬度的正常值（~10 %）,说明楚科奇海陆架区具有高效的碳汇作用。     

楚科奇海陆架沉积物中几种低环的多环芳烃的垂直分布特征

于2014年中国第6次北极科学考察期间,采集了楚科奇海陆架4根沉积物柱状样,据此开展了其中几种低环的多环芳烃(PAHs)的总体水平调查,并结合~(210)Pb测年,探讨了其垂直分布特征及历史沉降规律。结果表明,楚科奇海陆架沉积物中几种低环PAHs含量变化范围为50—1 553 ng·g~(–1),总体处于较低水平,且与粒径变化关系不明显。楚科奇海陆架区沉积物的沉积速率为0.05—0.19 cm·a~(–1),低环PAHs垂直变化较小,总体受人类影响极少,局部高值可能受到石油渗漏或成岩作用等过程的影响。     

楚科奇海和白令海沉积地层中甾醇的物源组成及其周边气候效应

楚科奇海 C-8短柱沉积样中检出甾醇化合物碳数 C_(27)、C_(28)、C_(29)和C_(30)双键位置在5-和5,22-及22,24-的甾醇;白令海 B2-9短柱沉积样中检出甾醇化合物碳数 C27、C28和 C29双键位置在5-和5,22-及22-的甾醇。从两个海域的甾醇组合特征来看,主要来自陆源碎屑物质以及海洋硅质生物自生源组成。研究还表明楚科奇海和白令海沉积地层(2-0cm)中甾醇异常记录对应时间段约20世纪80年代-90年代未,保存着北极增暖的信号,这是北极海域生态环境对周边气候变化作出的响应。     

白令海CO_2源汇与控制因素研究进展

白令海是北冰洋太平洋扇区的边缘海,是亚北极生态系统向北极生态系统过渡的典型区域,白令海CO_2源汇的研究可为高纬度边缘海相关的研究提供重要的参考。在全球持续变暖的背景下,白令海正在发生着一些气候和环境的变化,这些变化对CO_2源汇以及控制CO_2源汇的生物地球化学过程产生重要影响。对目前白令海CO_2源汇特征及其控制因素相关研究进行了归纳总结,预测了白令海CO_2源汇的未来变化趋势并提出了展望。以往的研究都认为白令海是一个大气CO_2的汇区,但是碳汇研究结果差异较大,最近的研究结果表明白令陆架区的碳汇约–6.81 Tg C·a~(–1)(1 Tg=10~(12)g),整个白令海的碳汇约–34 Tg C·a~(–1)。在未来白令海气候和环境变化继续加剧的条件下,使得白令海碳汇增强或减弱的因素将同时存在,因此,未来白令海的碳汇是增强还是减弱尚无定论。     

白令海和楚科奇海水文特征和水团结构的初步分析

根据我国首次北极科学考察所获 CTD资料 ,分析了白令海和楚科奇海的水文特征和水团结构。研究表明 :(1 )该两海域温、盐度的分布有着明显的区域性差异。楚科奇海的温、盐度普遍低于白令海。 (2 )夏季 ,白令海大部分水域温度垂直分布的突出特点是 :在 2 0 m和 2 5 0 m间存在温度低于 3°C的中层冷水。 (3 )在楚科奇海北纬 70°以北海域 ,不论是水温或盐度皆明显减小 ,从而在此区域形成强的温、盐度锋带。 (4)在白令海存在三种水团 ,而楚科奇海的水团则大致分为两类     

影响北极地区迅速变化的一些关键过程研究

最近研究证明 ,近半个世纪来 ,北极地区正在发生迅速变化。部分地区温度上升了 2- 3°C ,北冰洋海冰退缩 5 %,中心地区海冰厚度变薄 ,海面压力降低 ,中上层水淡化和变暖 ,吸收CO2 能力增加 ,臭氧耗损和紫外线辐射增强。中国于 1 999年开展了“中国首次北极科学考察” ,在楚科奇海、加拿大海盆、白令海以及临近海域开展了海冰气相互作用的多学科综合考察 ,对北极的区域特征及其在全球变化中的作用研究获得一些新的认识。观测到加拿大海盆中层水持续增暖的现象 ,揭示了西北冰洋与白令海水体交换的途径和次表层暖水结构 ,发现了加拿大海盆是北冰洋河水的主要储存区。利用联合冰站观测数据 ,模拟了北冰洋夏季大气边界层结构和下垫面能量平衡的变化特征 ,定量给出了北冰洋夏季海 /气和冰 /气之间湍流通量和边界层参数的差异。海 /气CO2 的通量观测表明 ,考察区的大部分海域均为大气CO2 汇区 ;西北冰洋海冰区具有较高的生物泵运转效率 ,楚科奇海陆架是一个高效的有机碳“汇”区 ,寒冷水体中微生物活动并未受到明显抑制。沉积物的地球化学过程研究表明 ,海底表层沉积物中碘含量存在着由低纬度到高纬度增加趋势 ,北极地区可能是碘的汇区 ,碘可作为极区古海洋中的地球化学元素变化的重要指标。楚科奇海、白令海     

春季晴天与阴天草原辐射和能量平衡特征的一次对比观测

利用2008年3月锡林浩特国家气候观象台通量观测系统获取的资料,对草原初春晴天和阴天地表能量和辐射平衡特征进行了对比。结果显示,初春典型晴天总辐射、反射辐射、向下和向上长波辐射的最大值分别为801 W·m-2、203 W·m-2、197 W·m-2和390 W·m-2;阴天总辐射与反射辐射明显减弱,峰值分别为595 W·m-2、147 W·m-2,向下、向上长波辐射最大值分别为290 W·m-2和182 W·m-2。晴天感热、潜热、土壤热通量和净辐射的日积分值分别是6.58 MJ·m-2·d-1、1.05 MJ·m-2·d-1、-0.25 MJ·m-2·d-1和5.89 MJ·m-2·d-1,阴天感热、潜热、土壤热通量和净辐射的日积分值分别是1.15 MJ·m-2·d-1、0.49 MJ·m-2·d-1、-0.08 MJ·m-2·d-1和1.65 MJ·m-2·d-1。典型晴天地表反照率早晚大,中午最小,最小值为 0.26;而阴天受云的影响,最小值仅为0.22,且日变化不明显。     

北极现代沉积物中正构烷烃的分子组合特征及其与不同纬度的海域对比

北极海域楚科奇海和白令海表层沉积物的正构烷烃气相色谱图呈双峰群分布,楚科奇海正构烷烃分子组合特征高碳数峰群MH(主峰碳)在nC25-nC33、低碳数峰群MH在nC16-nC20范围;白令海高碳数峰群MH在nC25-nC27、低碳数峰群MH在nC17-nC22范围。两海域的OEP(奇偶优势指数)各为0.9-3.81、0.409-3.26;C-23/C+24比值为0.18-1.53、0.40-2.57之间;TABHC(陆/水生类脂物)比值在0.57-11.35、0.32-5.97之间。根据分子组合特征表明楚科奇海的陆源物质输入要比白令海大,而白令海的表层生产力又比楚科奇海高。本文将北极海域现代沉积过程中的正构烷烃分子组合特征与南极进行对比,同时又将高纬度海域与低纬度海域渤海、黄海、东海和南海进行对比,研究发现由高纬度北极到低纬度海域的陆源输入特征依次减弱,而海洋生物自身起源特征加强。不同纬度海域的表层沉积物中正构烷烃呈现出不同的分子组合差异,受到现代海洋沉积过程中物质来源、环境、气候诸多因素的影响。     

北冰洋西部表层沉积物重矿物特征

对中国首次(1999年)和第二次(2003年)北极科学考察在楚科奇海及邻近的北冰洋深水区采取的47站表层沉积物进行了碎屑重矿物鉴定分析。结果表明北冰洋西部表层沉积物中重矿物以抗风化能力较弱的绿帘石、紫苏辉石和普通角闪石为优势矿物,钛铁矿、石榴子石、磷灰石和赤铁矿为特征矿物。矿物组合分区表明研究区物质来源和水动力变化较为复杂:白令海峡以南沉积物中重矿物含量高,水动力强;白令海峡以北的洋流变化与所经区域沉积物重矿物种类和含量变化相一致,即楚科奇海中部沉积物富集紫苏辉石、钛铁矿和石榴子石,物质来源可能与楚科奇山原相关,而在阿拉斯加沿岸沉积物中富集绿帘石和紫苏辉石,与阿拉斯加沿岸流携带物质相关;楚科奇海北部深水区碎屑矿物沉积速率低且矿物多有蚀变。     

北极陆架沉积碳埋藏及其在全球碳循环中的作用

陆架边缘海有机碳的堆积速率比大洋高一个数量级 ,全球大约有 80 %以上的沉积有机碳埋藏于陆架地区。北极陆架是世界上最大的陆架 ,占全球陆架面积的 1 / 4 ,然而由于相关的工作较少 ,目前对北极沉积有机碳埋藏情况及其对全球的贡献还知之甚少。北极地区沉积有机碳埋藏主要取决于生物泵 ,而生物泵过程一个主要的限制因子是海冰的覆盖。近几十年来随着全球变暖 ,北极海冰覆盖面积正在快速减小。本文从北极沉积有机碳的来源、河流携带的沉积物输入、海冰覆盖率、营养盐来源等方面初步讨论了陆源输入和生物泵过程对沉积碳来源和埋藏时空变化的影响。结合两次北极考察的初步结果指出 ,全球变暖很可能使北极陆架边缘海成为沉积有机碳的高效汇区。     

2010年夏季白令海小型底栖动物丰度与生物量初步研究

2010年7月12—18日, 中国第4次北极科考队在白令海以箱式或多管取样器采集7站位10 cm长度的表层沉积物芯样, 并在现场进行了分层处理。室内分析时共检出14个小型底栖动物类群：自由生活海洋线虫(free-living Nematoda)、底栖桡足类(Copepoda)、多毛类(Polycheata)、动吻类(Kinorhyncha)、端足类(Amphipoda)、双壳类(Bivalvia)、涟虫(Cumacea)、介形类(Ostracoda)、原足类(Tanaidacea)、腹足类(Gastropoda)、等足类(Isopoda)、海蛇尾(Ophiura)、缓步类(Tardigrada)以及其它类(Others)。平均丰度和平均生物量分别为2 658.89±2 452.86 ind/10 cm²和1 587.56±1 452.65 μg?dwt/10 cm², 最高值皆出现在白令海北部陆架浅水区, 分别为7 135.12±429.43 ind/10 cm²和4 056.42±721.33 μg?dwt/10 cm², 最低值皆出现在白令海盆西部深水区, 分别仅为56.04±39.38 ind/10 cm²和87.91±85.60 μg?dwt/10 cm²。线虫为丰度的最优势类群, 占平均丰度比例的94.81％, 桡足类为第二优势类群, 占3.60％。表层0—6 cm芯样的取样效率为93.44％。基于各站丰度的类群相似性分析, 浅水区与深水区的小型底栖动物群落的相似性系数仅为30.72%, 最大的差别在于深水区的丰度比浅水区小了一个数量级。白令海陆架浅水区比白令海盆深水区和中国海域具有明显更高的小型底栖动物丰度和生物量。Pearson相关性分析显示, 白令海小型底栖动物丰度和生物量与水深、营养盐及多个粒径参数呈负相关, 其中生物量对环境变化的响应可能比丰度更敏感。     

白令海和楚科奇海表层沉积硅藻分布特征

对我国第二次和第三次北极科学考察在白令海和楚科奇海获取的部分表层沉积物样品进行了详细的硅藻分析,旨在了解白令海和楚科奇海表层沉积硅藻的主要分布情况。研究发现海冰对北极硅藻有着显著的影响,在最小冰边缘线以北海域,由于常年被海冰覆盖,表层沉积物中的硅藻数量极少甚至缺失,而在此范围以南海域,硅藻含量则甚为丰富。白令海和楚科奇海表层沉积物中最主要的硅藻种类及组合有：角毛藻休眠孢子(Chaetoceros resting spores),海冰硅藻组合(以Fragilariopsis oceanica和Fragilariopsis cylindrus为代表),极地硅藻组合(优势种有Bacterosira bathyomphla,Thalassiosira antarctic v. borealis及其休眠孢子),沿岸底栖硅藻组合(主要有Paralia sulcata和Delpheneis surirella),诺氏海链藻(Thalassiosira nordenskioeldii)和塞米新细齿藻(Neodenticula seminae)等。上述硅藻种类及组合具有显著的空间分布差异性,并与现代海洋环境因素密切相关,因此对于白令海和楚科奇海古海洋环境研究具有重要意义。     

沙冬青对土壤水分变化的生理响应

沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus(Maxim))是生长在沙漠地区及干旱荒漠区的常绿灌木,在干旱环境条件下形成了独特的生物学特性与生理生态适应性。研究结果表明,灌水前后沙冬青的光合作用和蒸腾作用变化很大。在土壤干旱时,其光合速率变化的日平均值仅为2.14μmol·m^-2·s^-1,其最大值仅为3.5μmol·m^-2·s^-1;此时叶片蒸腾速率变化的日平均值为7.03mmol·m^-2·s^-1,最大值为10.5mmol·m^-2·s^-1。而在土壤水分充足时,其光合强度和蒸腾强度明显提高,叶片光合速率的日平均值为5.97μmol·m^-2·s^-1,最大值为8.5μmol·m^-2·s^-1,均为干旱时的2倍以上;此时叶片蒸腾速率的日平均值为23.5mmol·m^-2·s^-1,最高值达30.1mmol·m^-2·s^-1,均为干旱时的3倍左右。分析沙冬青叶片气孔的调节作用与叶片的光合作用和蒸腾作用的关系可知,其气孔活动与蒸腾作用保持较为密切的相关关系,而其光合作用虽然也受气孔活动的影响,更主要是与其自身的生理生化特性有关。     

额济纳旗典型地表沙尘释放潜力及沙尘天气频发成因

额济纳旗位于极端干旱的内陆河下游,绿洲退化严重,沙尘天气频发,已成为内蒙古西部主要沙尘源区。为揭示该区域沙尘频繁成因,对区域4种典型地表(富沙砾戈壁、富沙戈壁、绿洲退化地、绿洲)沉积物组分、风蚀强度、沙尘释放强度、多年平均月沙尘日数及大风日数等进行了综合分析。结果表明:以风沙活动为主要特征的绿洲退化地,粉沙黏土组分含量高,PM10沙尘释放强度大(0.2796 kg·d^-1·m^-2),为研究区强沙尘释放地表;富沙及富沙砾戈壁地表,风蚀强度大,但粉沙黏土组分含量低,PM10沙尘释放强度较大(0.1267kg·d^-1·m^-2,0.0672 kg·d^-1·m^-2);尽管绿洲地表粉沙黏土组分含量高,但由于植被、水分等因素的制约,其PM10沙尘释放强度最小(0.0240 kg·d^-1·m^-2)。额济纳旗绿洲被大面积强沙尘释放源(绿洲退化地和戈壁)包围,局地沙尘内循环过程中粉尘颗粒的富积,为当地高频沙尘天气提供了丰富的尘源,这是额济纳旗沙尘天气频发的主要原因。     

Oxygen isotopic composition and its application to the study of tracing oceanographical process in Bering Sea and Chukchi Sea

In this paper, the 18 O distribution of surface water from the central sea areas of the Bering Sea and the Chukchi Sea was studied. The δ 18 O value of surface water from the Bering Sea is averagely -0.5‰; the δ 18 O contents of the Chukchi Sea are distributionally lower in northeast and higher in southwest; the δ 18 O value at the margin of Canadian Basin is -2.8‰, and averagely -0.8‰ in the southern area of the Chukchi Sea. The δ 18 O vertical distribution in some deep water stations from the Chukchi Sea and the Bering Sea is also studied. In the southern margin of Canadian Basin, the δ 18 O value is -2‰ -3‰ for surface layer and rises to 0 at 100 m depth layer. In the Bering Sea, the δ 18 O is about -0.5‰ for surface layer and increases to 0 at the depth of 300 m. The NO tracer can reflect obviously three water masses vertically distributed in the central Bering Sea: the upper Bering water mass, the middle Bering water mass and the deep Pacific water mass. The distributive ranges of NO and temperature for the various water masses are T<7℃, NO>780 μmol/dm 3 and T≥7℃, NO>650 μmol/dm 3 for upper Bering water mass, T<4℃, 550相似文献   

白令海、楚科奇海、加拿大海盆沉积物重金属潜在生态风险评价

利用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS仪)测定北极亚北极海区的白令海、楚科奇海、加拿大海盆海区沉积物中8种重金属元素的浓度,并对8种重金属元素的地球化学特征、空间分布特征、可能来源进行了研究。研究发现,Cr、Zn、Co、Ni、Cu、Pb、Bi有很强的相关性,说明其具有相似的来源,且空间分布的特征相似,均为沉积物底质中的浓度在研究区内呈现出在白令海和楚科奇海较低,在加拿大海较高的特征;而Cd与其他重金属空间分布差异明显。应用Hakanson潜在生态危害指数法与内梅罗综合污染指数法对各重金属的潜在风险进行了评价,其中,用Hakanson潜在生态危害指数法求得北极整体生态风险性指数值达到43.01,处于轻微生态风险状态,Co重金属元素风险最大。研究结果表明,两种评价结果得出类似规律,白令海生态安全性最高,楚科奇海大部分地区生态安全性较高,加拿大海盆的生态安全性最差。在研究区内整体上呈现出由高纬度向低纬度生态安全逐渐增高,西部生态风险性大于东部的趋势。     

2012年马卡诺夫海盆与楚科奇深海平原浮游动物夏季的垂直分布及地理差异

利用2012年9月1—6日采自马卡诺夫海盆3个站位和楚科奇深海平原1个站位的分层浮游动物样品,研究了浮游动物在0—1 000 m水层的垂直分布以及地理差异。结果表明,浮游动物在上层分布密集而在深层比较稀少。4个站位在0—50 m、50—100 m和100—200 m水层的平均丰度分别为265.0、360.7和231.2 ind·m^-3,而在200—500 m和500—1 000 m的丰度只有64.4和36.9 ind·m^-3。在数量上占优势的种类中,植食性为主的拟长腹剑水蚤(Oithona similis)、北极哲水蚤(Calanus glacialis)和极北哲水蚤(Calanus hyperboreus)集中在200 m以浅的水层。虽然在200m以下杂食性种类矮小微哲水蚤(Microcalanus pygmaeus)、隆剑水蚤(Oncaea spp.)和细长长腹水蚤(Metridia longa)的丰度明显降低,但是占浮游动物总丰度的比例却明显更高。两个调查海区浮游动物种类组成相似,但是楚科奇深海平原大型桡足类极北哲水蚤的丰度较高,而小型桡足类丰度较低?垂直分布上差异主要在于500—1 000 m水层,马卡诺夫海盆站位丰度为22.7—92.6 ind·m^-3,而楚科奇深海平原只有1.6 ind·m^-3。深海区浮游动物丰度的地理差异说明生物泵的作用存在空间异质性。类似地理差异产生的原因在于楚科奇深海平原存在数量较多的极北哲水蚤,它们在春季融冰前就上升到表层摄食冰藻,显著降低了有机物的垂直通量。     

楚科奇海和白令海浮游植物的种类组成与分布

根据 1 999年 7月至 8月我国首次北极科学考察期间“雪龙”号考察船在楚科奇海 ( 66°0 .3′N75°1 8.6′N ,1 5 3°36.5′W 1 74°5 9.5′W )和白令海 ( 5 5°5 9.8′N66°0 .3′N ,1 73°2 1 .1′E1 75°5 3.9′W)采集的 5 1份网采样品和 2 4份水采样品 ,鉴定浮游植物 3个门类 38属 1 2 1种 (含变种和变型 ) ,都是真核藻类。其中楚科奇海有 33属 1 0 3种 ,白令海有 2 5属 71种 ,两海区共有种 49种。这些种类可分为 4个生态类群 :( 1 )北极类群 ;( 2 )北极、亚北极北方类群 ;( 3)北方温带类群 ;( 4 )世界性广温类群等。主要优势种有楚科奇海的格鲁菱形藻 (Nitzschiagrunowii)、诺登海链藻(Thalassiosiranordenskioldi)和聚生角毛藻 (Chaetocerossocialis)等和白令海的西氏细齿状藻(Denticulaseminae)、柔弱菱形藻 (Nitzschiadilicatissima)、成列菱形藻 (N .seriata)和长海毛藻(Thalassiothrixlongissima)等。楚克奇海浮游植物的平均丰度 ( 8.32× 1 0 7个 /m3)远高于白令海( 1 .5 8× 1 0 6个 /m3)。文中还讨论了调查区浮游植物的分布特点及其与环境的关系。