澳洲南部海域二甲基硫海气通量的分布及预测北大核心CSCD

海洋生物二甲基硫(DMS)的海气通量能改变云层的变化和区域的太阳辐射量,降低地球表面的温度,而极地的大量融冰导致DMS海气通量(DMSflux)对气候的影响更明显。文章中研究了2012—2014年亚南极几乎无冰的澳洲南部海域(40°S—60°S, 110°E—140°E)环境数据(包括:风速、云盖、海表温度、叶绿素、冰盖和混合层深度)的区域分布和年际变化。继而用遗传算法校准DMS模型的参数,得到DMS浓度和DMSflux在研究区域的分布。最后用耦合模型相互比较项目(CMIP5)试验预测未来(大约2100年)在四倍二氧化碳环境下的DMSflux,并与当代(2012—2014年)一倍二氧化碳的情形作比较。研究结果显示:四倍二氧化碳情形下的海表温度、云盖和风速分别上升了0.9%、5.6%和12.3%,混合层深度下降了41.0%;海气传输速度的增加率为58.8%,由于很少的融冰, DMS flux只增加了9.4%,因此, DMS flux的增加速度远比不上南北极。研究结果表明,亚南极几乎无冰的澳洲南部海域的DMS对减弱温室效应的作用不明显。     

热带与南极海域表层海水N2O饱和度异常差异性比较

本文比较了从北纬30?西太平洋至南纬30?东印度洋等热带海域与南大洋至东南极普里兹湾等南极海域的大气和表层海水N2O分压分布特征,表层海水pNO2饱和异常,分析引起异常差异性的主要影响因子。南极海域普里兹湾表层水中N2O分压（pN2O）平均为311.9 ± 7.6 nL/L (14.1 ± 0.4 nM),与大气中N2O混合比（318.5 nL/L）相比显略不饱和,融冰水的输入是导致不饱和的主要原因。海气N2O通量为-0.3 ± 0.8μmol m-2 d-1。而热带海域多数表层海水中N2O饱和度异常值都高于10%,在赤道海域发现最高值达54.7%,次高值为10°N的苏禄海为31%,计算出在赤道和苏禄海的海气通量分别为~12.4 μmol m-2 d-1和~4μmol m-2 d-1。表明高纬度的普里兹湾既不是大气中N2O源也不是汇,而低纬度热带海域表现为大气中N2O的源。造成热带与南极海域海洋N2O饱和度异常的影响因素,可能低纬度的热带海域由于海气间的气体交换较弱、上升流影响强,而高纬度的南极海域由于融冰分层和强偏西风影响;而海表面风速是影响N2O的海气交换N2O通量的重要因素。     

基于ASCAT散射计数据的2012年南极周边海面风场特征分析

利用2012年全年的ASCAT散射计风场数据,对55°S以南的南极周边海域海面风场开展了时空分布特性统计分析。结果表明:对于南极周边海域,7月平均风速最大,为12 m·s-1,12月平均风速最小,为8 m·s-1,冬季大于夏季;该区域平均风速主要在9—12 m·s-1之间,全年出现的天数280天,约占全年的77%;风速10 m·s-1所占比例也是冬季大于夏季。从全年来看,南极周边海域在冬季(4—6月)和春季(7—9月)风速普遍较大。该区域0°W—60°W海域内风速明显比其他海域要小。     

南极中山站附近海域固定冰的夏季变化

利用中国第21、22次南极科学考察(2004/2005、2005/2006)对中山站附近海域固定冰物理特性系统观测的结果,特别是依据其中2005年11月下旬至2006年1月下旬的现场实测数据详细分析了中山站附近海域固定冰消融过程物理性质的变化特征。结果表明:此区域固定冰从11月下旬开始消融,融冰期为62 d;同时,融冰期冰下水体温度迅速升高;在不断增强的太阳短波辐射和海洋热通量作用下,海冰温度也逐渐上升,并出现"相对冷中间层";热力和动力外强迫作用下,2005年12月18日-2006年1月14日期间此区域固定冰边缘线后退了20.9 km;另外,2005年12月18日固定冰边缘区走航冰厚监测结果还表明,边缘区海冰厚度在向岸方向有明显的增加趋势,并且随着接近海岸海冰厚度的离散程度逐渐减小。     

南极阿蒙森海域气象和海况特征分析

本文通过比较我国第34次南极科考阿蒙森海航行期间雪龙船观测数据与欧洲中期天气预报中心(ECMWF)ERA-Interim的风浪数据,发现两者相关显著,ECMWF数据能较好地反映该区域风浪状况。基于该套数据,对1979—2017年12—3月阿蒙森海域的海平面气压、海表面10m风、海浪有效波高基本特征进行分析。结果表明,中高纬度阿蒙森海域风向呈稳定偏西,风速大小随纬度增高而减小。各月的平均风速、大风频率和极值风速大小存在差别, 3月较其他月份平均风速和大风频率都偏高, 2月次之, 12—1月最小。海浪有效波高变化特征与风速的纬向性分布以及月差异相对应,有效波高和巨浪出现频率随纬度的增加而减小。3月份,57°S—55°S海域平均有效波高最大值达到4m以上,该月60°S—55°S区域巨浪频率达35%以上。综合而言, 3月份阿蒙森海域风浪较大, 12—1月风浪状况相对较好。     

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)。     

2002年1月份南极普里兹湾海域南极磷虾(Euphausia superba Dana)的丰度和种群结构研究

对2002年1月份在南极普里兹湾海域三条断面(68.5°E、70.5°E和73°E)用IKMT网采集的幼体后期南极磷虾(E.superba)的水平分布和种群结构进行了研究。南极磷虾主要位于64°S以南的海域,64°S以北磷虾数量很少。南极磷虾的平均丰度和生物量分别为68.85 ind.1 000 m-3和24.16 g.1 000 m-3,丰度和生物量最高的4个站位均位于深海区。调查海域内南极磷虾的体长范围在30—53 mm之间(N=1 758),平均体长为38.45±3.68 mm(SD)。南极磷虾的雌性比例接近1∶1,雌体占47.6%(次成体31.9%;成体5.7%),雄体占46.6%(次成体42.7%;成体3.9%),未成体占5.8%。南极磷虾种群结构存在地域差异,调查海域西部未成体比例较高、雄体发育状态较低,而东部情况相反;70.5°E和73°E的站位磷虾种群结构存在纬度差异,高纬度区域磷虾体长较短,雌雄比例较高;低纬度区域体长较长,雌雄比例较低。     

阿蒙森海夏季南极磷虾资源空间分布及其与叶绿素浓度的关系

南极磷虾(Euphausia superba)广泛分布于南大洋海域,环境因子对南极磷虾资源密度及分布具有重要影响。基于我国第36次南极科学考察声学评估结果和调查数据,利用单因素方差分析和双变量相关分析对2020年1月9日—2020年2月5日期间阿蒙森海南极磷虾资源空间分布特征及与叶绿素浓度之间的关系展开研究。结果表明,调查期间阿蒙森海南极磷虾平均资源密度为6.36 g·m^–2,0～5 g·m^–2密度区间比例最高(68.18%);南极磷虾资源密度存在显著的空间差异(P<0.05),集中分布在阿蒙森海近岸(72.75°S—76.25°S)和西侧(150°W—158°W)海域。调查海域平均叶绿素浓度为3.54 mg·m^–3,2～3 mg·m^–3浓度区间比例最高(38.31%);叶绿素浓度存在显著的空间差异(P<0.05),在阿蒙森海近岸海域(72.75°S—76.25°S)和东西两侧(114°W—119°W和140°W—158°W)海域较高。叶绿素浓度与南极磷虾资源密度分布具有显著的正相关关系...     

双扩散在南极文森湾海域热盐结构演变中的作用

利用22头象海豹携带的CTD观测到的2012年3—4月南极文森湾中西部海域的海水温盐剖面数据,研究了双扩散效应在海水热盐演变过程中的作用。结果显示,该海域双扩散效应显著,其中"扩散对流"作用在水柱中所占比例超过50%,并普遍存在于500—800 dbar深度的深层水中;"盐指对流"作用在水柱中所占比例不超过10%,存在于300—500 dbar的中层水中;随着时间进入南极冬季,海水结冰盐析过程会使水体中重力不稳定状态加剧。"扩散对流"会产生向上的热通量和盐度通量,热通量大约在0.02—0.5 W·m~(–2),盐度通量平均在10–8 m·s~(–1)左右;"盐指对流"则会产生向下的热通量和盐度通量,平均热通量约为–0.5 W·m~(–2),平均盐度通量约为–10–8 m·s~(–1)。在结冰初期,文森湾陆架海域的海表结冰过程对低温高盐水体的产生具有补充作用,进而通过扩散对流作用使得高密度陆架水(DSW)在水体内部得到补充生长与积累。因此,双扩散作用对于该海域高密陆架水的形成有不可忽视的贡献。     

东南极夏季中山站邻近固定冰DMS、DMSP分布初探

中国第30次南极科学考察期间,在中山站邻近固定冰区采集了两支海冰冰芯并首次分析其中的DMS、DMSP含量。结果表明,两支冰芯上层均含有较高浓度的DMSP+DMS,分别高达114.93及134.41 nmol·L-1。冰芯中DMS、DMSP+DMS浓度随深度的增加而递减。两支冰芯顶部DMSP+DMS高值的成因不同,冰芯1主要受藻类活动影响而产生DMSP+DMS高值,冰芯2主要是由于雪层及薄冰层阻碍,致使DMS在冰芯顶部聚集产生DMS高值。因为海冰底部较高生物量的海冰融化进入水体,所观测的剩余海冰底部Chl a、DMSP+DMS值均较低。在海冰的融化过程中,卤道内的卤水可发生垂向运输,致使冰芯中Chl a、DMSP+DMS的垂直分布有所不同。冰芯的Chl a、DMSP+DMS总量分别为6.79和10.20、51.83和88.41μmol·m-2,与前人研究结果比较,在海冰融化过程中,海冰中Chl a、DMSP+DMS总量变化的总趋势是递减的。     

中国第26次南极考察南大洋碳通量评估

南大洋是大气CO2的重要汇区,而近几十年来这个汇出现了明显变化并成为了研究的热点。利用中国第26次南极考察期间雪龙船绕南极航行所获得的现场碳及相关参数观测数据,分析推导出海水pCO2及其主控因子(叶绿素和水温)之间的经验关系,并结合相关卫星遥感数据建立遥感外推算法,计算南大洋50°S以南海区碳通量分布,评估该海区对大气CO2的吸收能力。计算结果表明,2009年11月从90°E到90°W(顺时针方向),50°—75°S海域为CO2输送大气的弱源,平均输入大气通量为9.482 mol·m-2·month-1,碳释放量为0.001 779 5×1015gC;2009年12月从90°W—90°E(顺时针方向),50°—75°S海域为吸收大气CO2的弱汇,平均碳通量为-12.451 mol·m-2·month-1,碳吸收量为0.026 656×1015gC。将经验关系推导至该月份的50°—75°S整个南大洋的计算中发现,2009年11月南大洋为大气CO2的源,碳释放量为0.002 789 6×1015gC;在2009年12月南大洋为大气CO2的汇,碳吸收量是-0.003 503 5×1015gC。相比之前我们所观测的结果,南大洋的碳汇吸收能力呈现明显下降。     

2002年1月份南极普里兹湾海域南极磷虾(Euphausia superba Dana)的丰度和种群结构研究

对2002年1月份在南极普里兹湾海域三条断面(68.5°E、70.5°E和73°E)用IKMT网采集的幼体后期南极磷虾(E.superba)的水平分布和种群结构进行了研究.南极磷虾主要位于64°S以南的海域,64°S以北磷虾数量很少.南极磷虾的平均丰度和生物量分别为68.85 ind·1 000 m-3和24.16 g...     

ERA40中北半球高纬地区冬季气候变化和冰-气相互作用特征分析

利用欧洲中期天气预报中心(ECMWF)再分析资料(ERA40)分析了最近几十年冬季北半球高纬地区的气候变化和冰-气相互作用特征。在全球增暖背景下,冬季北半球高纬地区增温幅度更大,但温度变化明显具有区域性特点。20世纪70年代末期开始,格陵兰海、巴伦支海及欧亚大陆大部分区域和北美大陆部分区域在增暖,而拉布拉多海、格陵兰和白令海峡区域却变冷。与此对应,中央北极区及气候冰岛低压中心海平面气压在降低,而再往南区域海平面气压在升高。从20世纪70年代开始,格陵兰海和巴伦支海给大气的感热通量和潜热通量增多,这说明由于气温增加,使得海冰密集度减小,海冰对海气感热通量和潜热通量交换的隔离层作用减小,通量交换大大增加。而在挪威海非海冰区,由于气温增加,海气温差减小,海洋给大气的感热通量和潜热通量减少。在拉布拉多海,由于气温降低,海气温差增大,使得海洋给大气的感热通量和潜热通量增加,有利于拉布拉多海海冰的增多。海平面气压、海冰密集度及表面感热通量和潜热通量之和对大气表面温度 EOF 展开第一模时间系数的线性回归结果均与各自的EOF 展开第一模空间分布特征接近。     

南极夏季普里兹湾叶绿素a的时空变化研究

利用SeaWiFs、MODIS卫星数据所获取的南极普里兹湾表层海水叶绿素a（Chl-a）与海表温度（SST）的遥感数据,并结合我国2001-2011年南极科学考察所获得的现场数据,对该区域的海表温度、叶绿素a与营养盐的分布规律进行分析。结果表明：研究海区的叶绿素a的分布具有明显的区域特征,以陆架坡为界,湾内向湾外表现出明显的递减趋势;在湾内陆架区,浮游植物的旺发主要受海冰消融以及营养盐供给的影响,十年南极夏季叶绿素a浓度的遥感区域平均值为1.40mg/m3;在陆坡区,浮游植物的繁殖主要受到水文条件的影响,十年的夏季遥感平均值为0.44mg/m3;在湾外深海区,浮游植物的繁殖主要受到水文条件与铁元素的影响,浓度较低,十年的夏季遥感平均值为0.25mg/m3。在整个南极夏季,研究海域每月的叶绿素a浓度与海表温度呈现出一定的正相关性（R2=0.505）,而在年际变化上,叶绿素a与海表温度的变化趋势也有着明显的相似性,表明温度是叶绿素a浓度的主要影响因素。通过研究多变量厄尔尼诺指数与湾内表层叶绿素a浓度的关系,可知在相对敏感的湾内陆架区,厄尔尼诺/拉尼娜可能会对叶绿素a的浓度产生影响,在厄尔尼诺年,叶绿素a的浓度较高;而在拉妮娜年,叶绿素a的浓度较低,表明高纬度海区浮游植物的生长与繁殖对中低纬度的ENSO事件存在一定的响应联系。     

34000年以来南极汞沉降通量的估算

本文统计分析了南极DomeC冰芯中汞含量和降水指征参数δ1 8O值、1 0 Be浓度的关系 ,发现冰芯中Hg含量和δ1 8O值、1 0 Be浓度变化一致 ,表明DomeC冰芯汞含量受到冰雪积累率的影响 ,而且三者变化的高度同步性可能说明其原始驱动力也是一致的 ,从而冰芯中Hg含量可以和1 0 Be浓度一样作为冰雪积累率估算的替代性指标。此外 ,利用δ1 8O数据 ,系统估算了 340 0 0年以来南极汞沉降通量的变化。结果表明 ,DomeC冰芯汞沉降通量在末次冰盛期 (LGM)最高 ,为 3.80pgcm- 2 a- 1 ,约是全新世汞沉降通量 ( 1 .0 8pgcm- 2 a- 1 )的 3.5倍 ,该变化可能主要受到汞的自然排放量影响。     

南极冰鱼科鱼类摄食生态学研究进展

南极冰鱼科鱼类多为南大洋优势鱼种,在南极海洋生态系统的物质循环与能量流动中起着重要的作用,其中一些也是该海域主要的商业捕捞对象。目前,对于其中具有较高商业价值的鱼种,尤其是裘氏鳄头冰鱼(Champsocephalus gunnari)、威氏棘冰鱼(Chaenodraco wilsoni)以及南乔治亚拟冰鱼(Pseudochaenichthys georgianus)等已有较多的研究,这些研究集中在年龄与生长、分布等方面,关于南极冰鱼科鱼类营养动力学的研究较为零散,且多集中在少数几种南极冰鱼种类上,这限制了从整体上理解南极冰鱼科鱼类在南大洋生态系统功能中发挥的作用。为此,本文总结了国内外对南极冰鱼食物组成、摄食机制、摄食差异性的研究工作,并对今后开展南极冰鱼摄食生态学研究工作提出了展望。相关结果可为国内外学者开展相关研究提供基础信息,并进一步为开展该科鱼类摄食生态学研究提供科学思路。     

不同下垫面沙通量估算——以策勒绿洲—沙漠过渡带为例北大核心CSCD

通过对研究区域风速和沙通量的实测数据,分析了策勒绿洲—沙漠过渡带上流动沙地、半流动沙地和固定沙地下垫面风沙活动参数,并进行了不同下垫面模型的推导与验证。研究结果表明:(1)空气动力学粗糙度受到地表植被盖度和风速的共同影响,流动沙漠起沙后,空气动力学粗糙度随风速的增大而升高,半流动沙漠和固定沙漠空气动力学粗糙度随风速的增大而降低,空气动力学粗糙度随地表植被盖度和植被高度等的增大而升高。(2)策勒绿洲—沙漠过渡带流动沙漠、半流动沙漠、固定沙漠的沙通量模型利用Bagnold模型与实际沙通量校正后确定,流动沙漠、半固定沙漠、固定沙漠的幂值分别为3.65、3.57、2.92,B值分别为4.33×10^(-11)、6.27×10^(-11)、2.61×10^(-9)。(3)2014年3~9月,策勒绿洲沙漠过渡带流动沙漠、半流动沙漠(植被盖度约为10%)、固定沙漠(植被盖度约为40%)的输沙通量分别为5 679.4 kg·m^(-1)、1 033 kg·m^(-1)和176.2 kg·m^(-1),植被对下垫面沙通量的影响显著,半流动沙漠的沙通量为流动沙漠的18.2%,固定沙漠沙通量占流动沙漠沙通量的3%。     

冬季北大西洋海温年际、年代际变化与中国气温的关系

利用NCEP/NCAR月平均再分析资料(1951~2001年)海洋表面月平均温度资料、500 hPa月平均高度场以及中国160站月平均气温资料,采用旋转方差极大正交旋转法(REOF)和小波变换等方法研究了冬季大西洋中低纬海表温度分布的主要模态及其与中国冬季气温的关系。结果表明,冬季北大西洋中部海表温度异常主要表现为2个基本模态,其中反映冬季大西洋20°~50°N区域海表温度异常的第二特征模态,在年际、年代际变化关系上与中国冬季平均气温关系非常密切。进一步研究表明,冬季北大西洋中部海表温度异常,可激发欧亚EU型环流,致使中国冬季气温异常。     

2000—2019年北极多年冰时空变化分析

海冰是北极生态系统最重要的组成部分之一,同时也是北极气候变化的指示器。多年冰是海冰组成中最重要的部分之一,研究北极地区多年冰的时空变化能更深度地揭示极地气候的变化。本文基于美国国家冰雪数据中心(NSIDC)提供的海冰冰龄和冰厚数据,分析了2000—2019年北极多年冰范围和冰龄分布的时空变化特征以及冰厚和体积的时空变化特征。同时结合欧洲中期天气预报中心(ECMWF)提供的再分析数据,对多年冰变化开展归因分析。结果表明,研究期内北极多年冰主要分布在北极中心海域,占比65.6%。相较于2000年,2019年多年冰范围和5年及以上海冰比例呈明显缩减趋势,分别减小1.61×10⁶ km²和21%,其中楚科奇海和波弗特海海域减小速率最快。2011—2019年多年冰平均厚度是2.35±0.18 m,结冰期冰厚、体积增加量的年际间波动较大,融冰期的减小速率普遍大于结冰期的增加速率。在各类环境参量的相关性分析中,2 m空气温度、海表面温度与多年冰的变化有显著的负相关关系,相关系数分别为–0.78和–0.77。在全球变暖和“北极放大效应”影响下,未来北极海冰特...     

不同下垫面沙通量估算——以策勒绿洲—沙漠过渡带为例

通过对研究区域风速和沙通量的实测数据,分析了策勒绿洲—沙漠过渡带上流动沙地、半流动沙地和固定沙地下垫面风沙活动参数,并进行了不同下垫面模型的推导与验证。研究结果表明:(1)空气动力学粗糙度受到地表植被盖度和风速的共同影响,流动沙漠起沙后,空气动力学粗糙度随风速的增大而升高,半流动沙漠和固定沙漠空气动力学粗糙度随风速的增大而降低,空气动力学粗糙度随地表植被盖度和植被高度等的增大而升高。(2)策勒绿洲—沙漠过渡带流动沙漠、半流动沙漠、固定沙漠的沙通量模型利用Bagnold模型与实际沙通量校正后确定,流动沙漠、半固定沙漠、固定沙漠的幂值分别为3.65、3.57、2.92,B值分别为4.33×10~(-11)、6.27×10~(-11)、2.61×10~(-9)。(3)2014年3~9月,策勒绿洲沙漠过渡带流动沙漠、半流动沙漠(植被盖度约为10%)、固定沙漠(植被盖度约为40%)的输沙通量分别为5 679.4 kg·m~(-1)、1 033 kg·m~(-1)和176.2 kg·m~(-1),植被对下垫面沙通量的影响显著,半流动沙漠的沙通量为流动沙漠的18.2%,固定沙漠沙通量占流动沙漠沙通量的3%。